電氣自動化設備中控制系統(tǒng)PLC的運用分析

王勝卷

摘要：目前，隨著我國經濟快速發(fā)展，促進著電氣自動化設備普遍應用，國家也特別重視電氣自動化技術在企業(yè)發(fā)展中的應用，為企業(yè)發(fā)展運行帶來極大便利。PLC控制系統(tǒng)作為電氣自動化設備的核心技術，在應用過程中有著很高的可靠性、實用性以及適應性。PLC控制系統(tǒng)在任何設備任何領域間都可以靈活運用。因此重視PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化設備中的應用分析，對于電氣行業(yè)未來發(fā)展具有重要意義。

關鍵詞：電氣自動化設備;PLC;控制系統(tǒng);應用分析

前言：隨著我國科學技術不斷發(fā)展進步，電氣自動化設備也得到了不錯發(fā)展，但是在電氣自動化設備運行過程中，傳統(tǒng)控制技術已經難以滿足工業(yè)對于設備的需求，傳統(tǒng)控制技術的缺點逐漸顯露出來。為了不斷提升電氣自動化設備控制效果，PLC控制技術逐漸被人們所發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)控制技術相比，PLC控制技術在靈活性、穩(wěn)定性、可靠性等方面都略勝一籌。因此，本文對PLC控制系統(tǒng)的原理以及應用特點進行分析，對于PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化設備中的應用做具體闡述。

一、PLC控制系統(tǒng)的原理分析

PLC控制系統(tǒng)在應用過程中分為三個階段：采樣輸入階段、指令執(zhí)行階段、輸出階段。在采樣輸入階段，利用邏輯控制系統(tǒng)對輸入信息進行讀取且存儲，做好數(shù)據(jù)詳細記錄，完成采樣后對信息進行規(guī)范化存儲，并檢查脈沖信號是否穩(wěn)定，保證能夠準確輸入采樣[1]。在指令執(zhí)行階段，系統(tǒng)自動按照安排好的順序及線路，進行指令操作，若系統(tǒng)自動運行完畢意味著執(zhí)行階段操作完成，進行下一項輸出階段，作為PLC控制系統(tǒng)最后運行部分，在可編程控制器完成所有執(zhí)行命令后，自動對信息及數(shù)據(jù)進行收集、鎖存電路，從而實現(xiàn)完整的電氣自動化控制。

二、電氣自動化設備中控制系統(tǒng)PLC的特點分析

（一）實現(xiàn)迅速反應

在PLC控制系統(tǒng)中，繼電器是其構造中關鍵部分，繼電器直接影響著電氣自動化設備運行質量。與傳統(tǒng)的控制技術相比，PLC控制系統(tǒng)中的繼電器不需要導線進行連接，也不需要考慮不同點位間的返回系數(shù)，使得整個系統(tǒng)在運行過程中反應更快，信息處理效率更高。

（二）操作便捷

運用PLC控制系統(tǒng)的電氣自動化設備，對于提高自動化設備管理水平、提高工作效率有著較大影響。與傳統(tǒng)控制技術相比，PLC控制技術在操作性方面更加具有優(yōu)越性，其工作指令也相對簡單、一目了然，大大降低了工作人員對于設備指令的理解難度，從而簡化設備操作難度、提高工作效率。因此在PLC控制系統(tǒng)應用過程中由于其系統(tǒng)操作便捷性，對于操作人員專業(yè)技能要求并不高，可以減輕企業(yè)人員方面運行成本[2]。

（三）安全性有保障

將PLC控制技術應用到電氣自動化設備中，可以將其系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性變現(xiàn)得淋漓盡致。對于電氣自動化設備來講，安全、穩(wěn)定運行是保證工作效率的前提，應用PLC控制技術的電氣自動化設備，對于設備的抗干擾能力有很大提升，從而保證設備安全、穩(wěn)定運行，從而提高企業(yè)生產效率，促進企業(yè)經濟發(fā)展。

三、電氣自動化設備中控制系統(tǒng)PLC的運用分析

（一）順序控制中控制系統(tǒng)PLC的應用

在應用PLC控制系統(tǒng)的電氣自動化設備運轉過程中，順序控制是其控制系統(tǒng)內最關鍵也是最重要的控制方式之一。運用PLC控制系統(tǒng)可以對順序控制進行進一步優(yōu)化，對于控制資源消耗有著相當重要意義，在運用過程中應當結合實際對系統(tǒng)進行調整，保證順序控制可以在PLC控制系統(tǒng)中變現(xiàn)得更加協(xié)調，促進其節(jié)約資源效果展現(xiàn)，從而提升PLC控制系統(tǒng)自身價值[3]。根據(jù)實際運行情況分析，在順序控制中應用PLC控制技術，可以極大提升自動化設備運行能力，從而提高設備工作效率以及企業(yè)運行效益。

（二）開關量控制中控制系統(tǒng)PLC的應用

在自動化設備運行過程中，除了順序控制，開關量控制有著相當重要的地位[4]。運用PLC控制系統(tǒng)的開關量控制技術，可以對設備進行精準且高效控制，從而促進電氣自動化設備穩(wěn)定運行，避免一系列由于管理不當所導致的安全事故發(fā)生。在將PLC控制系統(tǒng)應用在開關量控制中時，首要需要考慮開關使用量控制，合理控制開關使用量可以極大程度地促進信息資源整合，使開關量控制發(fā)揮其實際應用效益，從而保證對系統(tǒng)內安全隱患有效處理，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高自動化設備運行效率，促進企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

（三）閉環(huán)控制中控制系統(tǒng)PLC的應用

閉環(huán)控制不僅是電氣自動化設備中的關鍵組成，還是應用PLC控制系統(tǒng)的目的之一。因此，閉環(huán)控制在電氣行業(yè)很多設備運行過程中其作用都不容忽視[5]。在閉環(huán)控制中應用PLC控制系統(tǒng)，不僅可以提高電氣自動化設備管理能力，還可以引導電氣自動化設備發(fā)展方向。例如：在電氣行業(yè)，在對泵類設備啟動管理過程中，傳統(tǒng)泵類啟動方式需要進行人工啟動與設備自動啟動相結合方式才可對設備進行有效啟動。在對閉環(huán)系統(tǒng)應用PLC控制系統(tǒng)之后，可以與設備形成高度匹配性，避免自動化設備由于其控制系統(tǒng)自身矛盾，出現(xiàn)故障。在閉環(huán)控制中融入PLC控制系統(tǒng)，可以對電氣自動化設備運行進行相應優(yōu)化改善，提高設備運行效率，將開關量控制與閉環(huán)控制相結合，可以進一步提升設備穩(wěn)定性，保證企業(yè)經濟效益。

（四）西門子S7-1200 PLC在工廠監(jiān)控過程中的應用

網絡結構圖如下：

基于廠內的工業(yè)以態(tài)網網絡平臺，采用集散型控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用工業(yè)以太網Ethernet和Modbus工業(yè)現(xiàn)場總線組網，是典型的三級控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場設備層、現(xiàn)場控制層、中央控制層。

現(xiàn)場設備層： 分為現(xiàn)場傳感器或設備控制器和現(xiàn)場通信網絡兩部分?，F(xiàn)場傳感器或控制器負責對特殊專用設備的控制和數(shù)據(jù)采集;現(xiàn)場通信網絡負責將采集到的數(shù)據(jù)匯總到現(xiàn)場控制層的PLC。此網絡是RS485 Modbus現(xiàn)場總線網絡。

現(xiàn)場控制層：以西門子PLC S7-1200為控制核心（實驗室站點帶有觸摸屏人機界面），自動和手動控制各個站點具體的電氣設備，監(jiān)視設備的運行狀況，能夠對其進行參數(shù)設定（觸摸屏具備設備檢修狀態(tài)設定功能，被設定為檢修狀態(tài)的設備自動禁止投入運行），有實時報警顯示和歷史報警記錄;同時對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，用以態(tài)網的方式傳輸?shù)街醒肟刂茖?。在中央控制層通訊發(fā)生故障時，現(xiàn)場控制層能連續(xù)獨立地控制和其有關的設備（各分站都處于各分站PLC自控狀態(tài)下）;同時故障區(qū)域控制層的分站控制層通過其自身自動化信息監(jiān)控系統(tǒng)獨立工作;當分站控制層發(fā)生通訊故障時，不影響上層通訊界面的通訊，分站通過其自動控制系統(tǒng)獨立控制。如下圖

中央控制層：以數(shù)據(jù)采集服務器、歷史存儲和網絡發(fā)布服務器、操作員站和工程師站以及西門子軟件Wincc7.4、Wincc History歸檔變量，組成雙機冗余中央監(jiān)控系統(tǒng)，實時精確的監(jiān)控設備動態(tài)運行情況，提供各種參數(shù)，方便操作人員進行查閱，并對其分析、處理、調整?，F(xiàn)場控制器以相關參數(shù)自動控制相關設備，來達到控制目的。整體結構如圖

結束語：綜上所述，經過細致分析發(fā)現(xiàn)，PLC控制技術應用在電氣自動化設備中，對于電子自動化設備的運行質量以及發(fā)展都有著深遠影響。利用閉環(huán)控制、開關量控制、順序控制等方式提高電氣自動化設備運行能力，使得電氣自動化設備擁有更多創(chuàng)新點，促進PLC控制技術在電氣自動化設備中得以更好發(fā)展，從而在我國經濟發(fā)展的推進下，進一步提高電氣行業(yè)綜合水平。

參考文獻

[1]孟美麗.電氣自動化設備中PLC控制系統(tǒng)的運用及實現(xiàn)[J].建筑工程技術與設計，2018，（18）：3948.

[2]彭潮.電氣自動化設備中PLC控制系統(tǒng)的運用與實現(xiàn)[J].商情，2018，（30）：185.

[3]姚遠洋，于柏喬.PLC技術在電氣工程及其自動化控制中的運用分析[J].寫真地理，2020，（2）：0147-0147，0146.

[4]杜有福.電氣自動化設備中PLC控制系統(tǒng)的運用及實現(xiàn)[J].環(huán)球市場，2018，（13）：389.

[5]黃惠根，王俊平.電氣自動化設備中PLC控制系統(tǒng)的運用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2018，（2）：189-190.

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