電氣工程及其自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用

廖 謙

(襄陽(yáng)汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 襄陽(yáng) 441000)

1 PLC技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 概念

PLC的全稱是可編程邏輯控制器，是一種專門用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制器，能夠即時(shí)執(zhí)行并儲(chǔ)存控制指令。它具有CPU、存儲(chǔ)器等構(gòu)件，與計(jì)算機(jī)具有一定的相似性，還能夠接收和輸出指令，但不具備1/0設(shè)備，體積也較小，因此與計(jì)算機(jī)還存在區(qū)別。PLC控制系統(tǒng)的本質(zhì)就是一塊智能化芯片，也是一個(gè)小型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠以較高的速度儲(chǔ)存和執(zhí)行指令。其中“小型”并非指體積，而是其不具備完整的計(jì)算機(jī)功能，只能承擔(dān)其中一部分工作，與計(jì)算機(jī)相比性能稍弱，但足以用于大多數(shù)控制系統(tǒng)中。

1.2 特點(diǎn)

(1)抗干擾強(qiáng)。如今絕大多數(shù)信息技術(shù)是應(yīng)用電磁波進(jìn)行信息的傳遞，它們?cè)趥鬏斖局袝?huì)發(fā)生相互作用，尤其是同頻段的波，可能發(fā)生干涉衍射等，導(dǎo)致信號(hào)減弱甚至丟失。但使用PLC芯片可以提高系統(tǒng)的抗干擾性，它能夠在較為復(fù)雜的環(huán)境中正常工作。

(2)界面簡(jiǎn)潔，容易學(xué)會(huì)。PLC能夠被絕大多數(shù)人接受，它的界面簡(jiǎn)潔易懂，沒(méi)有過(guò)多贅余的功能，其指令數(shù)量要比微型計(jì)算機(jī)少許多，大多數(shù)小型PLC只有16條左右的指令，不具備豐富IT知識(shí)或者只具有一點(diǎn)基礎(chǔ)的人也能夠進(jìn)行編程，不需要專門學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的相關(guān)知識(shí)。

(3)尺寸齊全，功能強(qiáng)大。PLC技術(shù)起步較早，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展和完善，它已經(jīng)形成了一系列不同尺寸，無(wú)論設(shè)備體積大小，都有與之對(duì)應(yīng)的PLC芯片。并且隨著信息技術(shù)的發(fā)展，PLC功能更加強(qiáng)大和豐富，如今已經(jīng)能夠達(dá)到瞬時(shí)接收和傳送數(shù)據(jù)，在數(shù)控領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用。

(4)適應(yīng)性強(qiáng)，靈活多變。PLC采用積木式結(jié)構(gòu)，用戶可以通過(guò)自由組合來(lái)調(diào)整控制系統(tǒng)的規(guī)模，因此它具有較高的自由度和靈活性，幾乎可以滿足電氣工程及其自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的任何要求。

(5)體積較小，耗能較低。PLC產(chǎn)品普遍體積較小，而且已經(jīng)推出了微型產(chǎn)品，長(zhǎng)寬都在10cm以內(nèi)，不會(huì)占據(jù)太大空間，能耗也很低，不會(huì)增加機(jī)器的負(fù)擔(dān)，是電氣系統(tǒng)中的理想控制裝置。

2 電氣工程及其自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用

2.1 開(kāi)關(guān)量控制

在電氣系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量控制中應(yīng)用PLC技術(shù)，可以大大提升系統(tǒng)的響應(yīng)速度，從而為企業(yè)帶來(lái)更多經(jīng)濟(jì)效益。PLC主要通過(guò)1/0接口來(lái)操縱生產(chǎn)過(guò)程，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需要先根據(jù)實(shí)際的工藝控制情況確定1/0開(kāi)關(guān)量點(diǎn)數(shù)，要在計(jì)劃數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上留有大約20%的富余量，同時(shí)為了提高系統(tǒng)的安全性，保證在緊急事故發(fā)生時(shí)能夠自動(dòng)切斷負(fù)載電源，可在其中增加交流接觸器。另外，還需根據(jù)公式對(duì)存儲(chǔ)器容量進(jìn)行估算，并選擇合適的規(guī)格，如今市面上的內(nèi)置式和外插式PLC功能都較為完善，可根據(jù)實(shí)際情況自由分配。

2.2 順序控制

在電氣工程中，順序控制也是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一大要點(diǎn)，采用PLC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化順序控制，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，提高設(shè)備運(yùn)行的效率并降低能耗。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要從主站層、現(xiàn)場(chǎng)傳感和遠(yuǎn)程控制等方面入手。

2.3 繼電保護(hù)

在電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，容易出現(xiàn)電流、電壓過(guò)高或者過(guò)低的情況，導(dǎo)致系統(tǒng)故障，若采用人力監(jiān)管，需要耗費(fèi)大量資金，并且也不能像電子設(shè)備一樣高效快捷，因此可采用PLC主導(dǎo)的繼電保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管。

3 在電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)中應(yīng)用PLC技術(shù)的注意事項(xiàng)

3.1 現(xiàn)存問(wèn)題

(1)高精尖人才培養(yǎng)。雖然我國(guó)的各所大學(xué)都早已開(kāi)設(shè)了電氣工程相關(guān)專業(yè)，但在PLC芯片及其相關(guān)技術(shù)的教學(xué)方面還存在諸多欠缺，電氣專業(yè)的計(jì)算機(jī)為公修課而非專業(yè)課，內(nèi)容淺顯，教學(xué)方向缺乏指向性，與電氣技術(shù)聯(lián)系不大，并且教師的水平也偏低，很少有大師級(jí)人物，許多學(xué)校缺乏相應(yīng)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，所教內(nèi)容在幾年內(nèi)都不會(huì)發(fā)生變動(dòng)，然而電子科技和信息技術(shù)發(fā)展十分迅猛，在一兩年的時(shí)間內(nèi)就可能出現(xiàn)技術(shù)革新，要想走在世界前列，還必須提高本國(guó)的創(chuàng)新能力，不能一味地借鑒他國(guó)經(jīng)驗(yàn)。

(2)PLC芯片依賴進(jìn)口。目前國(guó)內(nèi)PLC芯片生產(chǎn)廠商數(shù)量較少，企業(yè)規(guī)模一般較小，最有影響的算是無(wú)錫華光，它雖然生產(chǎn)多種型號(hào)的PLC芯片，但其產(chǎn)品質(zhì)量還無(wú)法與德國(guó)西門子公司相比，并且銷量和產(chǎn)品型號(hào)等還存在很大的局限性，所占市場(chǎng)份額極小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上西門子公司在中國(guó)的份額。若不能實(shí)現(xiàn)PLC芯片的自主研發(fā)，仍舊依賴進(jìn)口，就會(huì)被其他國(guó)家掣肘，無(wú)法真正發(fā)展成為工業(yè)強(qiáng)國(guó)。

3.2 策略

(1)重視人才培養(yǎng)。首先，國(guó)家應(yīng)當(dāng)加大對(duì)人才的培訓(xùn)力度，對(duì)高校和中職中專、高職高專中的電氣工程專業(yè)教學(xué)模式進(jìn)行革新，重視學(xué)生實(shí)際操作能力的培養(yǎng)，并引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)先進(jìn)的知識(shí)技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)方面的編程等，讓他們能夠熟練將PLC芯片等與電氣自動(dòng)化相結(jié)合；企業(yè)也應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)有從業(yè)人員展開(kāi)系統(tǒng)培訓(xùn)，讓他們熟悉PLC芯片的特點(diǎn)與操作系統(tǒng)，能夠做到熟練使用以PLC為主導(dǎo)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，提高工作效率。

(2)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在使用PLC技術(shù)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一和規(guī)范，完善各項(xiàng)相關(guān)制度，并依托信息化技術(shù)構(gòu)建交流平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)共享，將語(yǔ)法進(jìn)行統(tǒng)一，派遣專人維護(hù)信息平臺(tái)與控制系統(tǒng)，保障其安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)電氣工程技術(shù)已經(jīng)日趨完善，得到了廣泛地應(yīng)用，極大地提高了我國(guó)的工業(yè)水平，促進(jìn)了許多行業(yè)的發(fā)展，為企業(yè)提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，并節(jié)省了大量人力資源。想要在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，就需要在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中采用PLC技術(shù)，彌補(bǔ)現(xiàn)今控制系統(tǒng)中的不足，提高響應(yīng)速率，提高自動(dòng)化程度，降低對(duì)于操作員的需求，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)重視專業(yè)人才的培養(yǎng)，提高從業(yè)人員科學(xué)素養(yǎng)，使他們能夠順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，自覺(jué)學(xué)習(xí)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的使用。