電氣工程控制系統(tǒng)中PLC關(guān)鍵技術(shù)的有效運用探析

顧夏煜

（中交上海三航科學(xué)研究院有限公司，上海 200030）

在我國各生產(chǎn)領(lǐng)域，電氣設(shè)備的操作與控制正在被系統(tǒng)化的技術(shù)所取代。電氣控制系統(tǒng)在應(yīng)用中就要用到一些變頻控制技術(shù)，而應(yīng)用PLC可以優(yōu)化電氣設(shè)備進(jìn)行自動化信息反饋控制的能力，PLC技術(shù)在我國各生產(chǎn)領(lǐng)域的電氣設(shè)備操作中應(yīng)用得非常廣泛，控制的精準(zhǔn)性、信息反饋的高效性也得到了各領(lǐng)域的認(rèn)可。

1 PLC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與結(jié)構(gòu)

PLC又叫可編程存儲器技術(shù)，PLC及其相關(guān)設(shè)備在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以提升我們對于電氣控制系統(tǒng)的操控自動化程度，由于其可編程的特性，針對電氣控制系統(tǒng)的信號反饋也更加靈活，在各領(lǐng)域的適應(yīng)性非常強。PCL由美國信息技術(shù)學(xué)者發(fā)明，在上個世紀(jì)中葉就已經(jīng)實現(xiàn)了量產(chǎn)，當(dāng)時PLC技術(shù)還不夠先進(jìn)，因此其主要功能還只是在于順序控制方面。在上個世紀(jì)末這項技術(shù)發(fā)生了根本性的變革，其控制編程語言也得到了簡化，由于當(dāng)前PLC技術(shù)可以使用非常簡單的語言進(jìn)行編程，其順序掃描功能的適用范圍特別廣，在各領(lǐng)域的電氣設(shè)備控制中都得到了應(yīng)用。PLC在具體的應(yīng)用中以CPU為核心，囊括了電源以及存儲介質(zhì)、I/O模塊等結(jié)構(gòu)的一種模塊化的控制設(shè)備，從傳感器處接受信息，并對這些信息進(jìn)行讀取與運算分析，而后再通過傳輸媒介將其預(yù)算結(jié)果傳輸給執(zhí)行裝置，執(zhí)行裝置則會根據(jù)PLC運算與分析結(jié)果進(jìn)行自動化控制，而后控制系統(tǒng)中PLC會重復(fù)這一循環(huán)操作，圖1就是PLC技術(shù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。

2 PLC關(guān)鍵技術(shù)融入電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

2.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計原則

圖1 PLC結(jié)構(gòu)示意圖

其實在電氣控制系統(tǒng)運行中，PLC作為對信息進(jìn)行分析與運算的結(jié)構(gòu)，就是其中的運行關(guān)鍵，針對PLC進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計以及科學(xué)編程，能夠使之更好地在電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用，我們在進(jìn)行PLC設(shè)計與編程工作時應(yīng)遵循以下原則：其一就是確保設(shè)備投資可控。雖然控制系統(tǒng)可以大幅提升生產(chǎn)效率，但通常是作為生產(chǎn)的配套設(shè)備與系統(tǒng)在生產(chǎn)廠家應(yīng)用的，為了提升可編程控制系統(tǒng)的普及率，要盡量降低系統(tǒng)成本，同時保證設(shè)計中對于技術(shù)升級要留有余地。其二就是必須確保電氣控制的可靠性，這也是對可編程控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的最關(guān)鍵原則。其三就是要確保電氣設(shè)備能夠在可編程控制系統(tǒng)的使用環(huán)境中生產(chǎn)出質(zhì)量達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品，我們在遵守PLC控制系統(tǒng)原則的前提下，對其進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)對控制系統(tǒng)所需完成的工作進(jìn)行分析，同時選擇合適的中央處理單元，并為之配套挑選合理的輸入和輸出設(shè)備，針對CPU以及I/O模塊進(jìn)行科學(xué)設(shè)計時，應(yīng)進(jìn)行精確流程圖與結(jié)構(gòu)連接圖的繪制，最后也是最重要的就是針對PLC控制器進(jìn)行科學(xué)編程，能夠?qū)崿F(xiàn)順序掃描與科學(xué)反饋的功能。

2.2 PLC關(guān)鍵技術(shù)在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC在實際應(yīng)用中的主要功能表現(xiàn)就是自動化控制，這一技術(shù)的重要依托就是電子信息技術(shù)，當(dāng)然也有繼電接觸控制模塊的更新，在電子信息技術(shù)發(fā)展的推動下，科學(xué)編程能夠?qū)崿F(xiàn)更加多元化的運算與分析過程，使控制信息的反饋更加精準(zhǔn)，在電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC關(guān)鍵技術(shù)，可以使電氣系統(tǒng)獲得更加靈活、科學(xué)的控制，縮減能源浪費，提升電氣設(shè)備運行的效果。

（1）閉環(huán)過程控制。電氣工程控制系統(tǒng)中會涉及到流量、溫度、壓力等模擬量的控制，閉環(huán)過程控制則是對這些模擬量進(jìn)行連續(xù)的控制，實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)化過程。運用PLC關(guān)鍵技術(shù)，借助PLC結(jié)構(gòu)的I/O模塊，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)換。

（2）信息數(shù)據(jù)的自動處理。新時期，隨著用電需求的不斷增加，電氣工程系統(tǒng)控制涉及的數(shù)據(jù)信息越來越多，若采用傳統(tǒng)的控制技術(shù)，在對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理的過程中，可能耗費較大的財力、人力，不僅控制效果差，同時對部分?jǐn)?shù)據(jù)仍無法進(jìn)行有效控制，影響電氣工程的順利開展。

借助于PLC關(guān)鍵技術(shù)，通過系統(tǒng)的中央處理器模塊，可以對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動化處理，進(jìn)一步對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行運算、對比分析、傳送、轉(zhuǎn)換等，為過程控制系統(tǒng)提供重要的參考依據(jù)。

（3）順序控制。較傳統(tǒng)的繼電器控制而言，PLC關(guān)鍵技術(shù)在順序控制中的運用，所具有的優(yōu)勢特點更加顯著，不僅可以提高系統(tǒng)的運作效率，還可減少能量消耗。運用PLC關(guān)鍵技術(shù)，可以借助信息存儲模塊的使用對系統(tǒng)的單個工藝流程實現(xiàn)控制，同時將模塊連接于通信總線，可以實現(xiàn)對企業(yè)車間的協(xié)調(diào)生產(chǎn)。

（4）開關(guān)量控制。將PLC關(guān)鍵技術(shù)運用于電氣工程控制系統(tǒng)的開關(guān)量控制，因其控制反應(yīng)快、通斷時間短等優(yōu)勢得到推廣使用。傳統(tǒng)的電氣工程控制系統(tǒng)中，會借助機械繼電器來控制開關(guān)量，由于其通斷時間較長，往往不能對短路進(jìn)行很好的保護(hù)控制，造成一定的用電安全問題，將PLC關(guān)鍵技術(shù)運用于控制系統(tǒng)的自動切換模塊，可借助該技術(shù)的快速控制，保證開關(guān)的控制質(zhì)量。

3 PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化策略

3.1 推動網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化在電氣控制系統(tǒng)中的發(fā)展

我國信息技術(shù)正在以極快的速度發(fā)展，可以說數(shù)字信息化已經(jīng)成為這個時代不可逆的發(fā)展潮流。在PLC技術(shù)的應(yīng)用中，為了能夠進(jìn)一步發(fā)揮其編程控制的優(yōu)勢，應(yīng)該與時俱進(jìn)，實現(xiàn)PLC技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)化，使之在網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化方面走得更遠(yuǎn)，不斷提升其編程控制的靈活性，滿足個性化需求，推動各領(lǐng)域的發(fā)展。

3.2 實現(xiàn)其運行環(huán)境的優(yōu)化

PLC技術(shù)在運用中優(yōu)勢非常多，但其有一個弱點，就是其控制系統(tǒng)對運行的溫度、環(huán)境的要求上標(biāo)準(zhǔn)極高，就目前的情況看，電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用中要確保溫度在0～55℃之間，才能保證其系統(tǒng)控制功能的發(fā)揮。因此我們在應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)時，要對系統(tǒng)的安裝環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，要盡量保證在能夠通風(fēng)散熱的空間內(nèi)運行，確保遠(yuǎn)離發(fā)熱的設(shè)備與構(gòu)件，還要遠(yuǎn)離易燃物質(zhì)，防止受到高溫的侵害。

3.3 對電氣系統(tǒng)的抗干擾能力進(jìn)行強化

當(dāng)前我國電氣系統(tǒng)發(fā)展迅速，對電氣工程自動化控制的技術(shù)性要求也在不斷攀升，各領(lǐng)域?qū)τ诳刂瓢踩?、可靠性的要求不斷增高，因此為能夠確保電氣設(shè)備運行的效率，能夠更好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，必須提升PLC技術(shù)設(shè)備運行的可靠性，優(yōu)化抗干擾能力。為了增強系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，應(yīng)嚴(yán)格控制接地系統(tǒng)的接地點位的分布，保證接地點位分布均勻，根據(jù)信號源的接地情況控制屏蔽層，如果信號源接地，則屏蔽層要在信號側(cè)接地，如果信號源未接地，應(yīng)將屏蔽層與PLC側(cè)接地。同時為避免產(chǎn)生電網(wǎng)引入感染，可在控制系統(tǒng)電源處接入濾波電路，或者安裝具有屏蔽功能的隔離變壓器。

4 結(jié)語

總之，在這個信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時代，我們在電氣系統(tǒng)設(shè)備控制的過程中，也應(yīng)改善信息環(huán)境，通過應(yīng)用干擾弱化技術(shù)、信息保護(hù)技術(shù)等來提升電氣系統(tǒng)設(shè)備控制的效果，同時利用環(huán)境因素來提升PLC運行的效果，當(dāng)然，影響電氣系統(tǒng)應(yīng)用最大的還是PLC本身編程的科學(xué)性，我們要在工作實踐中優(yōu)化PLC技術(shù)的應(yīng)用能力，使PLC技術(shù)應(yīng)用更有力地提升電氣工程控制水平，為我國各領(lǐng)域的生產(chǎn)發(fā)展提供更加可靠的控制依據(jù)，進(jìn)而推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。