PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的運(yùn)用分析

董理想 許翔 范明

摘要：當(dāng)前在我國(guó)電氣工程及其自動(dòng)化中，PLC技術(shù)憑借其高智能化、良好安全性能等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛運(yùn)用，并且可以大幅提高設(shè)備的作業(yè)效率。因此，本文在基于相關(guān)文獻(xiàn)研究以及結(jié)合自己多年工作經(jīng)驗(yàn)情況下，主要就PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的運(yùn)用展開(kāi)分析，以供相互學(xué)習(xí)與參考。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);電氣工程;自動(dòng)化控制;運(yùn)用

1 ?PLC技術(shù)分析

PLC是一種可編程邏輯控制器，其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等操作指令，通過(guò)模擬量或者數(shù)字量的輸入輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能，在汽車(chē)工業(yè)、食品工業(yè)、鋼鐵行業(yè)等應(yīng)用廣泛[1]。另外，PLC程序編寫(xiě)趨于簡(jiǎn)單，可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，極大提高系統(tǒng)管理者及技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)的操控能力。而傳統(tǒng)繼電器控制比較復(fù)雜、噪聲大、故障率較高，很難保障系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。應(yīng)用了PLC技術(shù)之后，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)，還能夠提升設(shè)備的工作效率。

2 ?基于PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的運(yùn)用分析

2.1 開(kāi)關(guān)量控制

傳統(tǒng)電氣工程自動(dòng)化設(shè)備內(nèi)部線路很復(fù)雜，需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行維護(hù)，并且維護(hù)難度較大，同時(shí)還會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行效率和正常生產(chǎn)工作。PLC系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一定程度上減輕了線路檢測(cè)維修人員的工作壓力，也提升了系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定性[2]。如某鋼鐵廠連退生產(chǎn)線過(guò)熱水系統(tǒng)是供應(yīng)給清洗段使用的。原先水泵的補(bǔ)水動(dòng)作是由繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。原來(lái)壓力控制不穩(wěn)定，波動(dòng)比較大，造成繼電器頻繁動(dòng)作，導(dǎo)致繼電器經(jīng)常損壞。對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行改造，把原先的由繼電器控制改成由西門(mén)子200系列PLC控制，新系統(tǒng)在程序里設(shè)置了延時(shí)，避免壓力波動(dòng)造成的繼電器動(dòng)作頻繁，從而提高過(guò)熱水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[3]。

另外，通過(guò)PLC技術(shù)開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我故障診斷、自我修復(fù)的能力，一方面其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各部分狀態(tài)，對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行提前預(yù)警和自動(dòng)化處理;另一方面，可以對(duì)已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、分析，技術(shù)人員可以根據(jù)這些信息降低后續(xù)系統(tǒng)故障發(fā)生的概率。提前性故障預(yù)警、故障發(fā)生時(shí)快速處理、故障解決后的數(shù)據(jù)信息分析，都能夠全面降低電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障率，提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性[4]。

2.2 閉環(huán)控制

PLC閉環(huán)控制在工業(yè)應(yīng)用上使用很廣泛，如連退線退火爐和焦化廠焦?fàn)t的溫度控制系統(tǒng)，就應(yīng)用到PLC閉環(huán)控制，通過(guò)調(diào)節(jié)煤氣閥的開(kāi)度來(lái)使溫度滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝需求。另外，PLC技術(shù)可以在液壓、轉(zhuǎn)速、電流調(diào)控方面給予支持。尤其是在機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間高壓運(yùn)行狀態(tài)下，設(shè)備內(nèi)部油管壓力會(huì)不斷增大，針對(duì)這種情況，基于PLC技術(shù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)可以對(duì)油管內(nèi)部壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)壓力分析結(jié)果進(jìn)行控制。如果液壓值超過(guò)規(guī)定值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)適當(dāng)降低壓力，使其穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。

2.3 順序控制

PLC技術(shù)可以在電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的順序控制中得到重要應(yīng)用，以便提升系統(tǒng)運(yùn)行流暢度和整體效率。順序控制在實(shí)際應(yīng)用中要滿(mǎn)足轉(zhuǎn)移條件、轉(zhuǎn)移目標(biāo)及工作任務(wù)這三個(gè)條件。根據(jù)生產(chǎn)工藝需要設(shè)定好規(guī)定的順序，PLC發(fā)出指令后每個(gè)順序都可以自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的命令[5]。如連退線在生產(chǎn)雙相鋼時(shí)，氫氣含量要由5%提高到35%，這個(gè)投高氫的過(guò)程需要滿(mǎn)足一定的條件，也用到PLC的順序控制。

2.4 機(jī)床電氣控制

采用PLC技術(shù)能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)加工機(jī)床為現(xiàn)代電氣一體化機(jī)床，讓其間距液壓控制以及機(jī)械控制的作用，進(jìn)而能夠更加靈活的控制系統(tǒng)，讓操作人員更易掌握。在機(jī)床電氣控制中運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，可以利用系統(tǒng)中的故障報(bào)警功能來(lái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)床主體設(shè)備，并且又能建設(shè)起一個(gè)數(shù)字化電控系統(tǒng)，大大提升自動(dòng)控制能力，并且還方便管理與維護(hù)工作的開(kāi)展[6]。

2.5 數(shù)據(jù)控制

數(shù)據(jù)控制在電氣工程及其自動(dòng)化控制中發(fā)揮了非常重要的作用。利用PLC技術(shù)可以有效提高數(shù)據(jù)控制的合理性。通過(guò)PLC編程可以科學(xué)分析電氣工程及其自動(dòng)化的數(shù)據(jù)，并且結(jié)合系統(tǒng)具體運(yùn)行需求來(lái)科學(xué)控制數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)運(yùn)行相應(yīng)口令的目的。

2.6 分散控制

在分散控制中運(yùn)用PLC技術(shù)主要是指在分散控制中科學(xué)設(shè)置PLC技術(shù)裝置。該種方式較為常用于流水線作業(yè)當(dāng)中。將PLC裝置設(shè)置于各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，能夠有效體現(xiàn)出各環(huán)節(jié)的獨(dú)立性，并且有利于提高整體生產(chǎn)效率。

2.7 集中控制

當(dāng)前國(guó)內(nèi)的工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)大部分都是由設(shè)備和中央PLC系統(tǒng)構(gòu)成，其中PLC系統(tǒng)具有中央集成的功能，需要通過(guò)其來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)設(shè)備的運(yùn)行順序控制。因?yàn)樵擃?lèi)系統(tǒng)成本小、效率高，所以在國(guó)內(nèi)運(yùn)用比較廣泛。

2.8 模擬量控制

模擬量主要包括了生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、速度等變量。在電氣模擬裝置以及控制系統(tǒng)中運(yùn)用PLC技術(shù)可以有效預(yù)測(cè)模擬量，并且還可以有效轉(zhuǎn)換模擬量與數(shù)字化，切實(shí)提升生產(chǎn)控制水準(zhǔn)。

3 ?PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的運(yùn)用效果提升策略

3.1 強(qiáng)化管理工作

當(dāng)前我國(guó)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈，并且社會(huì)生產(chǎn)要求逐步提升，因此將PLC技術(shù)運(yùn)用到電氣工程及其自動(dòng)化控制中是大勢(shì)所趨。該項(xiàng)技術(shù)具有高質(zhì)高效、智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)，所以在采用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)需要做好相關(guān)管理工作，并進(jìn)行管理的優(yōu)化與創(chuàng)新。企業(yè)應(yīng)當(dāng)要結(jié)合自身產(chǎn)業(yè)類(lèi)型、運(yùn)用PLC技術(shù)的要求與狀況來(lái)科學(xué)制定與自身情況相符的管理體制，同時(shí)切實(shí)落實(shí)相關(guān)權(quán)責(zé)，讓全體工作人員都能夠由其自身崗位著手來(lái)協(xié)調(diào)與配合PLC技術(shù)的應(yīng)用。除此之外，企業(yè)還要求能夠定期組織管理人員以及基層工作人員開(kāi)展系統(tǒng)、專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)，讓全體工作人員都能夠正確認(rèn)識(shí)到PLC技術(shù)的重要性，并讓其能夠切實(shí)根據(jù)相應(yīng)規(guī)范要求來(lái)運(yùn)用PLC技術(shù)，切實(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理水準(zhǔn)的提升。

3.2 提高自動(dòng)化集成水平

在當(dāng)今社會(huì)中，電力能源是不可或缺的，尤其是目前電力工程的需求量逐步增加，電力工程的控制難度也在與日攀升。將PLC技術(shù)運(yùn)用到電氣企業(yè)當(dāng)中鞥能夠有利于電氣自動(dòng)化集成水平的提高，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中構(gòu)建起信息集中分析系統(tǒng)以及控制中樞，著重管控電力系統(tǒng)內(nèi)不同部分的設(shè)備系統(tǒng)，隨后能夠有效的收集、分析、處理以及存儲(chǔ)有關(guān)電力數(shù)據(jù)信息。運(yùn)用PLC技術(shù)來(lái)分析有關(guān)數(shù)據(jù)能夠給后期管理創(chuàng)新以及系統(tǒng)優(yōu)化提供可靠的技術(shù)支持。如，在進(jìn)行電氣工程集成化時(shí)，可以使用統(tǒng)一電氣設(shè)備接口來(lái)將整體系統(tǒng)的兼容性提高，隨后使用相同系統(tǒng)來(lái)研發(fā)與運(yùn)行計(jì)算機(jī)控制軟件。值得一提是，在研發(fā)PLC電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，工作人員要將今后社會(huì)對(duì)電氣工程的需求進(jìn)行預(yù)測(cè)與分析，確保系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，確保其能夠更好的適應(yīng)日后社會(huì)發(fā)展的需求。

3.3 提高PLC技術(shù)的抗干擾能力

當(dāng)前隨著我國(guó)工業(yè)行業(yè)的快速發(fā)展，在電氣工程及其自動(dòng)化控制中對(duì)于PLC技術(shù)的運(yùn)用要求也在逐步提升。所以工作人員需要進(jìn)一步深化研究PLC技術(shù)，切實(shí)提高其對(duì)于高強(qiáng)度信號(hào)的屏蔽以及抗干擾能力，并且科學(xué)結(jié)合PLC技術(shù)和電波信號(hào)過(guò)濾設(shè)備、隔離變壓器，將其更好的運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。

3.4 注重工作人員專(zhuān)業(yè)能力的提高

要想能夠有效發(fā)揮出PLC技術(shù)的作用，則必須要注重提高有關(guān)工作人員的專(zhuān)業(yè)水平以及操作能力。首先，需要數(shù)量掌握PLC技術(shù)有關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并且能夠進(jìn)行熟練操作。其次，工作人員需要具有良好的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)以及職業(yè)素養(yǎng)，保證其工作的專(zhuān)業(yè)性與規(guī)范性，切實(shí)提高其工作效率與質(zhì)量。因此必須要做好工作人員的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)工作，由其是要強(qiáng)化工作人員對(duì)PLC技術(shù)的知識(shí)以及操作能力的提高。

4 ?結(jié)語(yǔ)

隨著智能制造及智慧工廠的發(fā)展，PLC在電氣工程及自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越普遍。通過(guò)PLC的應(yīng)用不僅提高了生產(chǎn)線運(yùn)行的穩(wěn)定性，也給企業(yè)的節(jié)能減排和降本增效做出一定的貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：董理想（1990-），男，安徽淮北人，助理工程師，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化控制。