基于PLC技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)中的電氣控制應(yīng)用

趙洋鵬

(吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林 四平 136001)

0 引言

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)技術(shù)在誕生初始就獲得工業(yè)企業(yè)的青睞，并得到積極的推廣和應(yīng)用。隨著PLC技術(shù)不斷地發(fā)展和完善，各項新技術(shù)的應(yīng)用使PLC技術(shù)得到飛速的發(fā)展，PLC的優(yōu)越性能逐步顯露出來，其應(yīng)用越來越廣泛。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，使電氣控制逐漸向智能化方向發(fā)展，應(yīng)用成本也在逐步降低，具有很大的開發(fā)潛力和使用價值。PLC技術(shù)應(yīng)用計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)以及圖像技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理，將處理數(shù)據(jù)提供給技術(shù)人員，為改善設(shè)備性能提供數(shù)據(jù)支持，并且對設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)控，采集設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提高電氣設(shè)備運行的安全性，有效提高電氣自動化系統(tǒng)的整體性能。

1 PLC電氣控制系統(tǒng)

1.1 PLC技術(shù)

PLC技術(shù)是通過編程控制電氣系統(tǒng)，以數(shù)學(xué)運算的形式操控電氣系統(tǒng)，運用PLC內(nèi)部存儲程序，使用邏輯運算、順序控制、定時、技術(shù)、算數(shù)等發(fā)出指令，實現(xiàn)設(shè)備控制的電氣自動化。PLC是一個集成技術(shù)，包含計算機、信號處理、控制以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由存儲器、CPU、輸入輸出接口電路、功能模塊和通信模塊構(gòu)成。PLC運行具有3個工作流程，稱之為掃描周期。(1)使用PLC采集電氣自動化系統(tǒng)運行現(xiàn)場的數(shù)據(jù)；(2)通過采集來的數(shù)據(jù)，運行用戶編寫的程序，轉(zhuǎn)化為控制指令；(3)輸出控制指令。PLC的運行過程是重復(fù)以上3個步驟。

1.2 PLC選型差異

PLC技術(shù)的核心是控制芯片，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的不同，選擇的控制芯片也會不同，主要是控制芯片類型和控制芯片特性的差異，在電氣控制系統(tǒng)中，選擇的芯片主要傾向于體積小、重量小、耗能低的芯片，而操作人員比較喜歡運算快、存儲大的可邏輯編程控制器。

1.3 PLC操作

PLC技術(shù)發(fā)展不斷地標(biāo)準(zhǔn)化，具有良好的使用性能和通用性，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較普遍。PLC在電氣自動化系統(tǒng)中使用時，因其編程環(huán)境不斷地完善，降低了PLC的操作難度，PLC技術(shù)人員應(yīng)用PLC模塊化的編程語言和強大的移植能力，使用編程語言和操作指令，控制電氣自動化系統(tǒng)。由于PLC技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)不需要使用連接線與電氣自動化系統(tǒng)建立連接，并且PLC能控制程序指令的執(zhí)行時間，根據(jù)實際情況進行延長和縮短。由于PLC技術(shù)發(fā)展日益成熟，在工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)中運行良好，應(yīng)用越來越廣泛，應(yīng)用PLC技術(shù)可以有效地控制電力設(shè)備，使設(shè)備運行更加的科學(xué)、合理，有效減少電氣自動化系統(tǒng)的負(fù)載和概率。PLC技術(shù)是一項高科技的集成技術(shù)，可以極大地提高電氣自動化系統(tǒng)的工作效率，并且在運動控制和過程控制中也有良好的表現(xiàn)[1]。

2 電氣自動化系統(tǒng)中PLC技術(shù)的電氣控制應(yīng)用

2.1 順序控制

很多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)將PLC技術(shù)作為順序控制器來使用，例如，在水力發(fā)電廠中，電廠將PLC技術(shù)使用在除灰階段。PLC技術(shù)人員使用編程語言，生成順序控制指令，在發(fā)電設(shè)備運行過程中，進行自動化的順序除塵，極大地提高了電廠設(shè)備除塵的工作效率。利用PLC的遠(yuǎn)程控制功能，通過遠(yuǎn)程控制電氣設(shè)備運行，極大地減少了電氣設(shè)備的工作負(fù)擔(dān)。通過合理應(yīng)用PLC技術(shù)的順序控制，可以極大地提高工業(yè)企業(yè)的工作效率和工作質(zhì)量[2]。

2.2 開關(guān)控制

在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，電氣自動化系統(tǒng)主要使用電磁性繼電器，將它作為載體，實現(xiàn)電氣的控制，但是電磁性繼電器性能不是很穩(wěn)定，在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)問題，影響電氣自動化系統(tǒng)的正常運行，從而降低工業(yè)企業(yè)的工作效率和工作質(zhì)量。在電氣自動化系統(tǒng)中使用PLC技術(shù)，進行電氣開關(guān)控制，隨著PLC技術(shù)的應(yīng)用，提高了整個電氣系統(tǒng)的安全性，并且不影響其他電氣設(shè)備的功能，滿足電氣開關(guān)控制的同時還優(yōu)化了二次接線過程。在PLC技術(shù)實際應(yīng)用過程中，可以有效減少電氣自動化系統(tǒng)的運行故障，減少很多的輔助開關(guān)，另外PLC技術(shù)可以控制多個斷路信號，使電氣自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理更加集中和完整，實現(xiàn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行[3]。

在很多工業(yè)企業(yè)中開關(guān)控制主要使用通斷控制，一旦使用時間過長，會損耗相應(yīng)的繼電器，威脅到電氣自動化系統(tǒng)的整體安全性，還會使電路出現(xiàn)短路問題。應(yīng)用PLC技術(shù)調(diào)整開關(guān)量，可以減少電氣自動化系統(tǒng)反應(yīng)的時間，在不影響電氣系統(tǒng)最終效果的情況下，提升整個電氣自動化系統(tǒng)的開關(guān)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中合理使用PLC技術(shù)控制開關(guān)量，可以有效控制電氣自動化系統(tǒng)的開關(guān)。

2.3 閉環(huán)控制

電氣控制系統(tǒng)主要控制的是電氣自動化系統(tǒng)的機器啟動和現(xiàn)場手動系統(tǒng)，PLC技術(shù)影響著電氣控制系統(tǒng)。利用PLC技術(shù)的閉環(huán)控制，實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的閉環(huán)操作，例如，啟動企業(yè)的動力機，基于PLC技術(shù)的電氣自動化系統(tǒng)，使用閉環(huán)控制，可以實現(xiàn)對動力機的訪問，判斷動力機的開關(guān)轉(zhuǎn)態(tài)。利用企業(yè)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)與PLC技術(shù)進行整合，可以彌補PLC技術(shù)的缺陷，提高閉環(huán)控制的工作質(zhì)量[4]。

2.4 網(wǎng)絡(luò)控制

使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效減少電氣控制的定位時間，還可以管控電氣自動化系統(tǒng)的速度變化，神級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有很強的學(xué)習(xí)和計算能力，在模式識別、信號處理以及組合優(yōu)化的方面表現(xiàn)優(yōu)異，利用網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以采集電氣系統(tǒng)各項參數(shù)，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算和調(diào)整電氣系統(tǒng)運行的速度。

2.5 數(shù)據(jù)處理

PLC技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)中最顯著的特點就是其強大的數(shù)據(jù)處理能力。PLC技術(shù)在電氣控制時，使用其數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理結(jié)果的輸出等，實現(xiàn)電氣控制的一體化操作。PLC在電氣自動化系統(tǒng)運行時，采集系統(tǒng)運行的各項數(shù)據(jù)，統(tǒng)一采集、存儲、處理，將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，使用通信模塊，傳輸?shù)街锌刂鳈C，提供給生產(chǎn)管理人員，根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果優(yōu)化電氣自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)進程的有效管控。

2.6 數(shù)控系統(tǒng)控制

在電氣自動化系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)擁有很多控制方法，PLC技術(shù)電氣控制與其他的控制方法相比，可以促進電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，改革創(chuàng)新電氣控制方法。由于PLC可編程的特性，可以簡化電氣系統(tǒng)的操作，并且實現(xiàn)準(zhǔn)確定位、精準(zhǔn)控制、優(yōu)良的使用性能等得到眾多企業(yè)的認(rèn)可和接受，使PLC技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。

3 PLC技術(shù)電氣控制的其他應(yīng)用

3.1 監(jiān)控控制系統(tǒng)

在電氣自動化系統(tǒng)運行過程中，使用監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控電氣系統(tǒng)的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中的問題，可以及時解決，避免系統(tǒng)發(fā)生故障，并且擴大故障的影響范圍。應(yīng)用PLC技術(shù)，完善電氣自動化系統(tǒng)的管理，對生產(chǎn)設(shè)備進行分層管理，實時掌握各個層面的運行狀況，確保設(shè)備的正常運行，發(fā)現(xiàn)運行異常，及時檢修設(shè)備，提高設(shè)備的運行質(zhì)量。

3.2 機床電氣控制系統(tǒng)

在普通的機床中使用PLC技術(shù)，可以實現(xiàn)機床電氣一體化，增加機床電氣控制系統(tǒng)的靈活度，簡化了以往復(fù)雜的操作流程，有利于工作人員控制機床。此外，PLC技術(shù)還可以有效控制機床的生產(chǎn)時間，提高機床的產(chǎn)量，PLC技術(shù)可以實現(xiàn)故障警報功能，監(jiān)控機床的運行狀態(tài)，有利于機床的安全、穩(wěn)定運行，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時也有利于機床的日常養(yǎng)護。

3.3 中央空調(diào)控制系統(tǒng)

PLC技術(shù)沒有應(yīng)用到中央空調(diào)控制系統(tǒng)時，控制系統(tǒng)主要由繼電器和數(shù)字控制器組成，整個中央空調(diào)控制系統(tǒng)的使用性能不夠完善，PLC技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中得以應(yīng)用，提高中央空調(diào)的抗干擾能力，整體的控制性能得到提升，中央空調(diào)運行的穩(wěn)定性和安全性得到了有效保障，控制系統(tǒng)的控制效果十分明顯。

3.4 交通控制系統(tǒng)

PLC技術(shù)在沒有運用到交通控制系統(tǒng)之前，信號燈的控制系統(tǒng)存在一定的不足，紅綠燈之間轉(zhuǎn)換不夠規(guī)范，不能保證信號燈切換的精準(zhǔn)度，在實際運行中，紅燈與綠燈之間切換出現(xiàn)延遲或者提前，容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。將PLC技術(shù)運用到信號燈的控制系統(tǒng)中后，對交通控制系統(tǒng)的整體功能進行技術(shù)改造，利用PLC技術(shù)精準(zhǔn)、快速的控制功能，提高交通控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，提升交通信號燈轉(zhuǎn)換的靈敏度，紅燈與綠燈切換更加的準(zhǔn)確、及時。在交通控制系統(tǒng)中，運用人工智能完善系統(tǒng)的自動化功能，實現(xiàn)信號燈的智能化控制，緩解城市早、晚高峰時段的交通擁堵現(xiàn)象。PLC技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)控制中表現(xiàn)良好，應(yīng)用到交通電子監(jiān)控控制系統(tǒng)中，提升控制系統(tǒng)的自動化水平，實現(xiàn)交通監(jiān)控系統(tǒng)24 h 實時監(jiān)控。

4 結(jié)語

PLC技術(shù)發(fā)展日益完善，使用的領(lǐng)域逐漸增多，使用范圍不斷擴大，PLC技術(shù)也越發(fā)成熟，并且在石油、化工、機械制造、輕紡等諸多領(lǐng)域展示了良好的應(yīng)用性能。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，使用PLC技術(shù)的開關(guān)量邏輯控制、運動控制、過程控制以及數(shù)據(jù)處理能力，優(yōu)化企業(yè)的電氣自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備的電氣控制，提高企業(yè)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)質(zhì)量，簡化設(shè)備的操作流程，提高員工的工作效率。