初探電氣工程自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用

王洪志

摘? 要：PLC技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)技術(shù)中可編程控制器技術(shù)，對傳統(tǒng)電氣工程自動(dòng)化控制中的缺點(diǎn)進(jìn)行有效彌補(bǔ)，全面提升電氣工程自動(dòng)化控制技術(shù)的質(zhì)量與水平，維護(hù)電氣工程的安全，有利于電氣工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文對PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制的應(yīng)用問題進(jìn)行研究，提高我國電氣工程行業(yè)的發(fā)展水平。

關(guān)鍵詞：電氣工程自動(dòng)化控制;PLC技術(shù);應(yīng)用

一、PLC技術(shù)概述

PLC是一種可編程的存儲(chǔ)器，用在內(nèi)部儲(chǔ)存程序時(shí)，執(zhí)行定時(shí)、計(jì)數(shù)、運(yùn)算等自動(dòng)化指令，所以被廣泛應(yīng)用在電氣工程自動(dòng)化控制中。由于我國科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)不斷優(yōu)化更新。PLC技術(shù)是將傳統(tǒng)的技術(shù)與現(xiàn)在的微機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，避免以往技術(shù)的可靠性低等特點(diǎn)，充分吸收利用微機(jī)處理器的優(yōu)點(diǎn)。通過比較簡單基礎(chǔ)的繼電器梯形圖進(jìn)行編程程序，不需要專業(yè)的編程語言，所以應(yīng)用十分廣泛。將PLC技術(shù)的融入，使得自動(dòng)化控制朝著信息化的方向發(fā)展，將兩者結(jié)合起來的原因是由于希望可以將電氣設(shè)備的較大的存儲(chǔ)量與計(jì)算機(jī)較快的速度結(jié)合起來，將兩者的優(yōu)勢展現(xiàn)出來。

二、PLC核心技術(shù)

1.控制技術(shù)

PLC技術(shù)控制系統(tǒng)主要包括存儲(chǔ)介質(zhì)、中央處理器、接口、電源等設(shè)備。用戶能夠根據(jù)控制需求自己添加必要的外部輔助設(shè)備。PLC技術(shù)控制系統(tǒng)的部件都有相應(yīng)的功能，其中，中央處理器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)接收處理、用戶指令接收處理等工作。存儲(chǔ)介質(zhì)主要負(fù)責(zé)用戶程序數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)。輸入接口和輸出接口與外部設(shè)備相連接，主要用于接收外部設(shè)備所傳遞的信號和指令。電源主要控制系統(tǒng)的接通與關(guān)閉。PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的工作原理類似于計(jì)算機(jī)工作原理，需要接通系統(tǒng)電源，然后由中央處理器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)診斷，并處理相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。之后，技術(shù)人員選擇相應(yīng)的用戶信息進(jìn)行掃描，并通過接口來控制信息的輸入和輸出?？傊?，PLC技術(shù)主要由硬件與軟件構(gòu)成，其中軟件主要負(fù)責(zé)控制操作，硬件主要作為技術(shù)介質(zhì)。

2.可編程控制器的設(shè)計(jì)原則

首先，PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用應(yīng)滿足控制對象的需求，根據(jù)控制對象需求進(jìn)行控制工作，增強(qiáng)控制工作的安全性;其次，PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用應(yīng)堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)效益原則，在保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，縮小系統(tǒng)控制成本，不斷提高系統(tǒng)控制的經(jīng)濟(jì)效益;再次，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對PLC技術(shù)的開發(fā)，促進(jìn)PLC技術(shù)升級，提高控制效率。最后，PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用應(yīng)堅(jiān)持質(zhì)量原則，保證控制質(zhì)量和系統(tǒng)控制的安全性。

三、電氣自動(dòng)化中PLC的應(yīng)用

1.順序控制

順序控制和開關(guān)控制適用于火力發(fā)電的工藝流程，在火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)用很廣。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家對污染查得越來越嚴(yán)，節(jié)能減排降耗環(huán)保的門檻也越來越高。各大企業(yè)管理的目標(biāo)也慢慢變成降低能源損耗，提高工廠效益。目前許多大型火電企業(yè)的輔助控制系統(tǒng)均安裝了PLC控制系統(tǒng)，以替換原有的老舊繼電器控制系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)還可以單獨(dú)用在工藝流程中，用來控制工藝生產(chǎn)，并遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控生產(chǎn)車間，有的還能控制整個(gè)工廠。

（1）輸煤自控系統(tǒng)

要想看出輸煤自動(dòng)控制系統(tǒng)的好壞，需要注意這三個(gè)方面：一是安全性;二是生產(chǎn)效率;三是工作環(huán)境的改善和優(yōu)化，即保障工人的身體健康?，F(xiàn)在大多數(shù)煤電企業(yè)都將弱電控制系統(tǒng)和人力控制系統(tǒng)淘汰，改用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由四大部分組成，分別是儲(chǔ)煤、配煤、上煤和卸煤。從另一個(gè)角度還可以將其分成三層，分別是主站層、I/O層及傳感器。主站層由兩部分構(gòu)成，一個(gè)是接口設(shè)備，一個(gè)是可編程控制器。操作員通過編程和接口設(shè)備來控制輸煤過程。為了防止數(shù)據(jù)意外的損壞和丟失給企業(yè)造成損失。PLC的主控系統(tǒng)就像服務(wù)器硬盤一樣，采取雙機(jī)熱備，一個(gè)中央處理器出故障，另一個(gè)中央處理器自動(dòng)頂上，保證生產(chǎn)不受影響。通訊使用冗余模式，也就是說即使網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題，網(wǎng)絡(luò)仍然可以繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。集控樓里安裝了所有主站的設(shè)備。遠(yuǎn)程I/O站的設(shè)備通過光纖和集控樓相連，并通過二次控制電纜和輸煤傳感器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（2）工廠除灰系統(tǒng)

人們現(xiàn)在對于自己的身體越來越看重，沒有健康的身體，再多的錢都沒法享受，而環(huán)境污染是最嚴(yán)重的健康殺手。因此人們對于自己居住的環(huán)境很重視，國家也相續(xù)出臺(tái)更多更嚴(yán)的環(huán)保政策及法案。在如此大形勢下煤電企業(yè)不管愿不愿意都開始重視環(huán)保和廢棄物再利用技術(shù)。為更好利用剩下的粉煤灰，氣力除灰系統(tǒng)被大范圍推廣。傳統(tǒng)的除灰系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)一樣由繼電器邏輯電路來控制，現(xiàn)在大多被淘汰，換成PLC為核心的順序控制系統(tǒng)。它包含送風(fēng)機(jī)、收灰風(fēng)機(jī)、加熱器、倉泵、氣化風(fēng)機(jī)、卸灰裝置、管道壓力以及布袋除塵器等。較復(fù)雜的輸入輸出控制結(jié)構(gòu)可由二次儀表、PLC、主控柜以及傳感器等組成，可分成操作員站以及下位機(jī)控制器兩部分。如果對于系統(tǒng)可靠性要求高的企業(yè)，可采用雙機(jī)熱備的方法。該軟件系統(tǒng)基本上都是采用模塊化編程和設(shè)計(jì)，模塊化的好處是便于修改，當(dāng)你覺得一個(gè)功能多的時(shí)候只要去掉一個(gè)模塊即可，同理覺得功能少的話，可以增加一個(gè)模塊。這樣可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，訂制出符合現(xiàn)場的除灰系統(tǒng)。

2.閉環(huán)控制

自動(dòng)電力系統(tǒng)的控制流程，需要對溫度、流量、壓力和速度等進(jìn)行連續(xù)變化監(jiān)控。開始的時(shí)候PLC控制系統(tǒng)在閉環(huán)控制這一方面做得不夠好。當(dāng)PLC技術(shù)更新變化之后，PLC彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷，目前閉環(huán)控制這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)做得非常好了?，F(xiàn)在PLC模塊中都具有PID指令，能夠通過程序非常簡便控制PID，PID的控制程序由PLC廠家設(shè)計(jì)，用戶僅需簡單設(shè)置就可輕松實(shí)現(xiàn)基于PLC的PID控制，性價(jià)比很高。

調(diào)速器油泵啟動(dòng)方式很多，有自啟動(dòng)和機(jī)旁屏啟動(dòng)等。每臺(tái)控制器均能夠自行運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還可以記錄調(diào)速器油泵的運(yùn)行時(shí)間，下次開機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)優(yōu)先選取累計(jì)總時(shí)間最少的油泵當(dāng)作主啟動(dòng)泵，剩下的油泵當(dāng)備用泵待命。調(diào)速器壓油罐壓力小于正常值時(shí)，主油泵便會(huì)自行啟動(dòng)，如果壓力還是降低，降低到一定程度時(shí)，備用油泵就會(huì)陸續(xù)啟動(dòng)，向壓油罐加油?？刂葡涫謩?dòng)啟動(dòng)方式時(shí)要將控制方式設(shè)置為“手動(dòng)調(diào)速器”，然后直接按控制箱上的按鈕便可啟動(dòng)油泵。PLC重新啟動(dòng)后，程序默認(rèn)值是主油泵。PLC控制系統(tǒng)輸出啟動(dòng)油泵指令后，并根據(jù)優(yōu)先啟動(dòng)權(quán)來選擇啟動(dòng)繼電器，一般來說會(huì)優(yōu)先啟動(dòng)第一個(gè)啟動(dòng)的繼電器。

3.開關(guān)量的控制

計(jì)算機(jī)用的是二進(jìn)制運(yùn)算，PLC同樣如此，它運(yùn)行的時(shí)候只要考慮它0和1的狀態(tài)即可。因?yàn)镻LC內(nèi)部是各種輔助繼電器，可以忽略各繼電器間節(jié)點(diǎn)變位的時(shí)間。而傳統(tǒng)的繼電器則要返回一定的值，所以PLC適合做開關(guān)量控制。

近年來PLC大量運(yùn)用，代替實(shí)物，極大提高安全性和可靠性。作業(yè)人員只要會(huì)按照指示信號燈進(jìn)行分合閘操作，出現(xiàn)問題時(shí)分閘，并發(fā)出對應(yīng)的信號。二次接線很麻煩也易出錯(cuò)，PLC可以對其進(jìn)行簡化，每條線路都有獨(dú)立的公共端，所以很難發(fā)生接線錯(cuò)誤。接線時(shí)不需要配備閃光電源，只要耐心按照規(guī)范要求操作，將接線簡單連接即可。輔助開關(guān)的數(shù)量也可以通過PLC系統(tǒng)大大簡化，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)斷路控制器之間的控制，集中顯示信號，減輕工作人員間的維護(hù)和檢修工作難度和工作量。

結(jié)語

PLC技術(shù)有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，所以可以快速發(fā)展，我國的電氣工程行業(yè)正朝著信息化的方向發(fā)展，跟上時(shí)代的潮流，應(yīng)不斷對其優(yōu)化與完善，使其價(jià)值得到充分的發(fā)揮，推動(dòng)我國的電氣工程自動(dòng)化控制朝著新方向發(fā)展，從而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展，也為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出積極努力。

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