PLC 在電氣自動化控制中的應(yīng)用

史榮劍 遼寧省遼中縣新民屯鎮(zhèn)

一、PLC 技術(shù)的工作原理

PLC 控制器投入運行后，其工作過程一般包括三個階段，分別是輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新，這三個階段的完成標(biāo)志著一個掃描周期的結(jié)束，為后續(xù)工作的開展創(chuàng)造條件。輸入采樣階段，PLC 控制器掃描所有待輸入數(shù)據(jù)，進而將其存儲到I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元；用戶程序執(zhí)行階段，用戶程序都由PLC 控制器依照從上到下的順序完成掃描；輸出刷新階段，CPU 按照I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。

二、基于PLC 技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)存在的問題

結(jié)合以往積累的實踐經(jīng)驗可知，基于PLC 技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)普遍存在如下幾方面問題：其一，若電氣自動化控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，生產(chǎn)現(xiàn)場的信號傳導(dǎo)就會受到極大的干擾，阻礙指令的傳達；其二，基于PLC 技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)的執(zhí)行動作出現(xiàn)錯誤，會導(dǎo)致電氣設(shè)備無法正常執(zhí)行操作指令。一般來說，導(dǎo)致電氣自動化控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題的原因主要包括人為不經(jīng)意破壞、線路老化以及老鼠撕咬電線等。這些不可預(yù)見性因素會使電氣自動化控制系統(tǒng)無法正常完成數(shù)據(jù)信息加載、轉(zhuǎn)換以及提取等操作，最終致使電氣設(shè)備無法快速且精確的識別和接受控制指令。如果電磁閥或電動閥等關(guān)鍵設(shè)備無法正常打開或關(guān)閉，必定會引發(fā)通信故障。通常情況下，導(dǎo)致接線或接觸點出現(xiàn)問題的主要原因包括接觸器負(fù)載過重、外界電磁干擾強度過大等。一旦接線或接觸點出現(xiàn)問題，會使電氣設(shè)備無法快速識別和接收執(zhí)行指令，阻礙電氣設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

三、PLC 技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中的運用研究

（一）開關(guān)量控制

根據(jù)上文內(nèi)容可知，可編程邏輯控制器具備維護投資成本低、抗干擾能力強等優(yōu)勢特征。將其拓展應(yīng)用到電氣自動化控制系統(tǒng)中，可以有效提升系統(tǒng)控制效率，縮短系統(tǒng)反饋響應(yīng)時間。與傳統(tǒng)繼電器相比，可編程邏輯控制器具備自動開關(guān)控制功能。基于自動開關(guān)控制功能，可以實現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)中繼電器的虛擬化，加快繼電器的反饋響應(yīng)，以及整個系統(tǒng)的運行速度。與此同時，開關(guān)量控制功能具備較強的可靠性和穩(wěn)定性，能夠充分保證電氣設(shè)備的性能安全。

（二）順序控制

通常，PLC 技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用多體現(xiàn)在內(nèi)容順序控制方面。從本質(zhì)上來說，順序控制，即遠(yuǎn)程控制和協(xié)調(diào)性控制。順序控制不僅能夠增強生產(chǎn)工序流轉(zhuǎn)的有序性和銜接的流暢性，還能在很大程度上降低電氣設(shè)備的能耗指標(biāo)，實現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益與社會效益最大化。與此同時，在順序控制中，PLC 技術(shù)的應(yīng)用還可以有效避免順序錯亂問題，改善順序控制水平，縮短控制系統(tǒng)的反饋響應(yīng)時間。這里以采礦行業(yè)為例，輸煤控制系統(tǒng)是可編程邏輯控制的順序控制應(yīng)用的重要體現(xiàn)。輸煤控制系統(tǒng)主要由主站層、遠(yuǎn)程層以及現(xiàn)場傳感器三部分組成。這三部分的協(xié)調(diào)配合，對于增大煤炭生產(chǎn)的安全系數(shù)，降低煤炭企業(yè)的投資成本具有實際意義。

（三）閉環(huán)控制

基于PLC 技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)，可以高效且靈活地運用各類控制方法，如人工現(xiàn)場控制法、自動現(xiàn)場控制法和手動控制機旁屏法。另外，基于可編程邏輯控制器的電氣自動化控制系統(tǒng)可以有效控制閉環(huán)的運轉(zhuǎn)速率。通過精確測量閉環(huán)的運轉(zhuǎn)速率，實現(xiàn)對調(diào)節(jié)器等關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的強有力控制。以手動控制機旁屏法為例，在動力泵正常啟動時，可以設(shè)置開關(guān)，實現(xiàn)對動力泵的調(diào)節(jié)。技術(shù)人員可以根據(jù)動力泵的工作時長，對主用泵或備用泵進行靈活切換，促進整個生產(chǎn)流程的快速運轉(zhuǎn)。

四、未來PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的發(fā)展趨勢分析

計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及自動化控制技術(shù)等的多元發(fā)展，未來會有更多的技術(shù)成果被應(yīng)用在PLC 之中，這必然會推動PLC 技術(shù)不斷發(fā)展和優(yōu)化。相信在未來，PLC 裝置和電氣設(shè)備等的集成化程度會更深，電氣設(shè)備控制系統(tǒng)也會變得盡善盡美，運行安全性、穩(wěn)定性也會進一步增加，控制精準(zhǔn)度也會更上一層樓。通過科學(xué)應(yīng)用PLC技術(shù)，人機互動界面設(shè)計會愈加精良，通信設(shè)備也會被設(shè)計的更加合理，從而滿足當(dāng)前電氣設(shè)備自動化控制的若干技術(shù)需求。在大型電器控制系統(tǒng)運作期間，一定要根據(jù)具體控制需求以及相應(yīng)的PLC 技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)等進行控制裝置設(shè)計，這樣才能滿足企業(yè)生產(chǎn)所需，提升生產(chǎn)效率，不被市場淘汰，以科技推動企業(yè)發(fā)展。

PLC 技術(shù)控制功能的實現(xiàn)，離不開先進軟硬件系統(tǒng)的支持，所以旨在提升電氣設(shè)備自動化控制水平，技術(shù)人員務(wù)必要具備充裕的專業(yè)知識和職業(yè)素養(yǎng)，要全面了解PLC系統(tǒng)硬件構(gòu)成知識和軟件編寫知識。另外，在PLC 技術(shù)中，控制程序設(shè)計最為重要，身為技術(shù)人員一定要明確好程序控制目標(biāo)，之后使用最為適宜的方法以及精良的編程語言去編寫相關(guān)程序，程序編寫完成后還要跟進檢查和調(diào)試等一系列工作，防止重復(fù)輸出錯誤。PLC 技術(shù)應(yīng)用在電氣設(shè)備自動化控制中，體現(xiàn)在很多方面，包括順序控制和開關(guān)量控制以及閉環(huán)控制等多個環(huán)節(jié)，若想最大限度上發(fā)揮出該項技術(shù)的優(yōu)勢，一定要遵循相關(guān)原則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能提升電氣自動化控制水平，讓技術(shù)助力生產(chǎn)，促進行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

五、結(jié)束語

總而言之，PLC 技術(shù)具有極高的應(yīng)用價值，不過其在電氣工程及其自動化控制領(lǐng)域中仍舊有一些應(yīng)用問題需要解決，而這就需要企業(yè)能夠?qū)LC 技術(shù)運用過程中的系統(tǒng)各個要素實施有效控制，結(jié)合市場需求變化情況，以此確保電氣工程的自動化控制水平得到進一步提升，進而為電氣工程的可持續(xù)化發(fā)展提供新的動力。