PLC在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用

吳 清

(南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)，江蘇 南京 210023)

電氣設(shè)備自動化控制的主要應(yīng)用領(lǐng)域是工廠設(shè)備的控制生產(chǎn)，而PLC技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，使其在這一領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，在控制設(shè)備運行上也更為安全。

1 PLC技術(shù)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

在計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，將通信技術(shù)融入其中，從而形成的新技術(shù)，即PLC技術(shù)。R-C濾波技術(shù)是該技術(shù)采取的輸入輸出技術(shù)，10～20ms為其濾波常數(shù)時間。對于PLC的各個模塊，其開關(guān)電源質(zhì)量都比較好，使用期間也都是做了嚴(yán)格篩選的[1]。在PLC的輸入輸出模板上，依據(jù)工業(yè)現(xiàn)場信號的不同，有各種各樣適用客戶選配的模塊，比如電壓/電流、數(shù)字量/模擬量、DC/AC等等。在編程上，PLC也是比較簡單的，在多數(shù)情況下使用的梯形圖格式與繼電控制線路相似，并且學(xué)起來容易。整個過程中的設(shè)備安裝程序也很容易，維修起來也方便[2]。

PLC的廣泛應(yīng)用，完善了電氣設(shè)備自動化中的缺陷，促使其向著更為穩(wěn)定安全的方向發(fā)展。目前PLC技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在工業(yè)控制系統(tǒng)上，這其中最重要的原因就是它的作用較為可靠和安全，無論是在模塊或是結(jié)構(gòu)方面都極其便利[3]。CPU作為該技術(shù)的核心結(jié)構(gòu)，存在于每一套PLC系統(tǒng)中，它作為中央控制器，與整個系統(tǒng)的性能息息相關(guān)?，F(xiàn)場生產(chǎn)中，傳輸和存儲數(shù)據(jù)的進(jìn)行依賴于PLC，而CPU則負(fù)責(zé)運算，其運算速度非常迅速。在配置組裝上，都是比較容易且方便的[4]。

1.2 功能特點

PLC在使用之前，要初始化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其目的是準(zhǔn)確地獲取該電氣設(shè)備的配套信息與參數(shù)，然后顯示與這些參數(shù)和信息相匹配的工藝流程。PLC技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠?qū)⒃O(shè)備的處理效率優(yōu)化到最佳。繼電器作為PLC技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域里最重要的設(shè)備，PLC實際應(yīng)用效果將與繼電器直接相關(guān)。與常規(guī)的繼電器不同的是，PLC系統(tǒng)中的繼電器無須導(dǎo)線就可以正常運行，所以節(jié)點變位返回系數(shù)與時間這些參數(shù)不需要考慮，這有利于數(shù)據(jù)處理效率的提升，使得數(shù)據(jù)處理變得更為簡單[5]。除了上面所述，PLC在電氣設(shè)備自動化控制上的應(yīng)用促使其更為便利，同時使得設(shè)備管理能力也得到大幅度地改善，這有助于電氣設(shè)備在工作的過程中更為高質(zhì)、高效地進(jìn)行。

2 電氣設(shè)備自動化控制中PLC的應(yīng)用研究

2.1 順序控制

在電力系統(tǒng)里，對促進(jìn)降耗增效作用的方式之一就是順序控制，該控制可以改進(jìn)過去電氣自動化控制的效果。PLC技術(shù)的誕生，使得電氣自動化控制的效果增強(qiáng)，進(jìn)而使得其在生產(chǎn)活動中的效率也隨之提高[6]。PLC應(yīng)用時，信息和通信2個模塊便會配合完成工作，這樣一來系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)和控制掌控整個生產(chǎn)過程，以上便是計算機(jī)技術(shù)完成該控制過程的技術(shù)基礎(chǔ)。具體說來，PLC與人機(jī)接口共同構(gòu)成了3個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(現(xiàn)場傳感器、接口和主站層)，經(jīng)由這些結(jié)構(gòu)相互間的作用，從而實現(xiàn)其控制效果，最后對系統(tǒng)運行情況的掌控，通過計算機(jī)顯示功能完成，使得系統(tǒng)監(jiān)控及運行操作準(zhǔn)確性提升。

2.2 閉環(huán)控制

在電氣系統(tǒng)中，與其它啟動方式不同之處在于，泵類電機(jī)啟動主要采用現(xiàn)場控制箱啟動、自動啟動等啟動手段來完成，PLC能夠促使泵類電機(jī)自動化啟動能力增強(qiáng)[7]。分析該類電機(jī)運行時間的相關(guān)數(shù)據(jù)信息主要依賴于PLC中的順序模塊，通過該分析來選用較為合適的開關(guān)方式，這主要歸因于該類電機(jī)運行過程較為復(fù)雜，因此PLC在該領(lǐng)域的實際應(yīng)用時，通常是結(jié)合手動和自動2種控制方式來操作的。為保證該類電機(jī)在工作時安全穩(wěn)定，通常會使用常規(guī)控制系統(tǒng)來保障安全回路，使系統(tǒng)能夠安全運行。一旦該系統(tǒng)運行時出現(xiàn)故障，常規(guī)控制系統(tǒng)可以迅速地停止電機(jī)運行，可以提供更為有利的故障處理時間，使故障的影響和損傷降低，調(diào)節(jié)器也有類似于常規(guī)控制系統(tǒng)的作用。

2.3 開關(guān)量控制

電氣自動化控制領(lǐng)域，應(yīng)用最為廣泛的一個是順序控制，另一個便是開關(guān)量控制了。在過去的該控制系統(tǒng)里，主要是電磁集電器元件，往往容易出現(xiàn)觸電問題，嚴(yán)重干擾了設(shè)備正常工作[8]。在接地線上，過去該控制系統(tǒng)接線極其復(fù)雜，這也是故障頻發(fā)的原因之一。PLC的應(yīng)用可以替換繼電器元件，不但可以減少故障發(fā)生，還可以使系統(tǒng)運行性能得到改善，便于日常維護(hù)。PLC的應(yīng)用減少了系統(tǒng)的輔助開關(guān)數(shù)，同時集中了多臺斷路器信號，使控制處理統(tǒng)一起來。PLC技術(shù)還能依靠編程功能來修改系統(tǒng)運行方式，這樣備用電源就能夠自動投入使用，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的處理能力得到提高，系統(tǒng)的運行更為可靠穩(wěn)定。

3 PLC的應(yīng)用發(fā)展前景

3.1 應(yīng)用特點

PLC技術(shù)的發(fā)展和完善，使得其功能與優(yōu)勢日益凸顯，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地拓展，該技術(shù)的應(yīng)用特點總的來說體現(xiàn)在以下3個方面：一是其數(shù)控方法，與傳統(tǒng)的相比，它可以在數(shù)控系統(tǒng)的作用下使PLC技術(shù)的使用更為高效、高質(zhì)量，同時也極大地改善了控制過程的便利性；二是智能化城市化的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)給城市交通系統(tǒng)帶來的便利越來越大，特別是在人流量巨大的超大型城市，該技術(shù)的應(yīng)用可以實時監(jiān)控交通情況，并根據(jù)該情況來調(diào)整信號燈，可以有效地疏導(dǎo)交通擁堵，并在監(jiān)控功能的幫助下評分擁堵風(fēng)險，提前預(yù)防，降低城市中的交通壓力；三是智能控制已經(jīng)在中央空調(diào)中廣泛應(yīng)用，PLC在該領(lǐng)域的應(yīng)用成效也很好，特別是可以改善傳統(tǒng)自控系統(tǒng)中的不足，使其在該領(lǐng)域的應(yīng)用更為可靠穩(wěn)定，減少外界干擾。

3.2 優(yōu)化設(shè)計

PLC技術(shù)的使用可以優(yōu)化自動化控制智能化水平。目前，在過去的自動化控制系統(tǒng)設(shè)計上，許多的設(shè)計是依據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行的，所以其內(nèi)容并沒有堅實的理論基礎(chǔ)，其應(yīng)用時會產(chǎn)生一系列問題，這使得自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用更為復(fù)雜。而PLC技術(shù)在該系統(tǒng)的應(yīng)用，縮短了設(shè)計時間，使電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)可以更為高效、高質(zhì)量工作。

3.3 應(yīng)用建議

雖然該技術(shù)極大地提高自動化系統(tǒng)的工作效率，使系統(tǒng)運行的安全可靠性大為改善。然而，PLC技術(shù)依賴計算機(jī)技術(shù)，故一旦其運行環(huán)境中有過度的電磁影響，那么該技術(shù)的運行就會受影響，甚至無法正常運行，而且還可能導(dǎo)致電氣自動控制系統(tǒng)出問題，影響整個生產(chǎn)過程。因此，分析該技術(shù)，不可以只就其當(dāng)前應(yīng)用情況，還要考慮其設(shè)計、安裝甚至其使用方面，改善其應(yīng)用中的抗干擾能力。還可以將其與DSC相結(jié)合，開發(fā)新型系統(tǒng)，使其在電氣自動化控制中的應(yīng)用更為穩(wěn)定可靠。

PLC技術(shù)的不足之處，使得它在應(yīng)用過程中要充分了解其優(yōu)點與缺點，做到揚長避短，不斷完善該技術(shù)。對于該技術(shù)的研究也需要加大投資力度，并且將電氣設(shè)備自動里的獨立設(shè)計算法完成級別分配功能、工控機(jī)對檢測系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)的處理相結(jié)合。整個系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要影響因素之一就是PLC與工控機(jī)的信息交互中的穩(wěn)定性，所以該系統(tǒng)有設(shè)計使用應(yīng)答機(jī)制。工控機(jī)會定時向PLC發(fā)送檢測信息，PLC收到后就會實時反饋響應(yīng)，這樣就可以確保一旦PLC與工控機(jī)通信斷開后可以及時察覺。PLC控制的伺服系統(tǒng)構(gòu)成了其分揀機(jī)構(gòu)，其采用的是最快分揀速率可以超過8個/s的低慣量、高響應(yīng)的伺服電機(jī)。該系統(tǒng)中邏輯處理和運算時依賴于其中的5個中斷程序與13個子程序。模塊的功能程序設(shè)計，使得軟件的控制更為高效穩(wěn)定。

4 結(jié)語

綜上所述，PLC在電氣自動化控制中的應(yīng)用成效顯著，可以明顯地改善其不足之處，使其可以更為高效、安全、穩(wěn)定地運行。PLC技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，也對該技術(shù)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用，使其在該電氣自動化控制中的應(yīng)用成效不斷提升。