探析電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中PLC 技術(shù)的應(yīng)用

王輝

北京安控油氣技術(shù)有限責(zé)任公司，中國(guó)·北京 100095

現(xiàn)如今，中國(guó)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)迅速發(fā)展，在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中都有著廣泛的應(yīng)用，為推進(jìn)社會(huì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。通過(guò)融合電氣化設(shè)備以及PLC技術(shù)，能夠在模塊化操控下顯著提高電氣化設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。其中，PLC技術(shù)是自動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其所發(fā)揮的作用不可替代。在進(jìn)行自動(dòng)化控制的過(guò)程中，PLC技術(shù)能夠充分發(fā)揮其自身優(yōu)勢(shì)，因此其應(yīng)用前景非常廣闊。對(duì)此，論文將闡述PLC技術(shù)的主要內(nèi)容及其優(yōu)勢(shì)，并深入分析電氣設(shè)備自動(dòng)化控制當(dāng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用情況，以供參考。

電氣設(shè)備；自動(dòng)化控制；PLC技術(shù)；應(yīng)用

1 引言

通過(guò)引入PLC 技術(shù)，能夠顯著提升電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作效率以及質(zhì)量，有助于幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量，從而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中占據(jù)有利地位，使得企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展。通過(guò)應(yīng)用PLC 技術(shù)，能夠不斷強(qiáng)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制功能，使得電氣設(shè)備能夠擁有更為精準(zhǔn)的操控精度，并且提高電氣設(shè)備的工作效率，為工業(yè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展創(chuàng)造了良好條件。

2 電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中PLC 技術(shù)的概述

PLC 融合了通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，并且借助微處理器發(fā)揮其控制功能。PLC 當(dāng)中所采用的編程語(yǔ)言屬于“自然語(yǔ)言”，能夠適應(yīng)大多數(shù)的工業(yè)場(chǎng)景，并且有著操作便捷、應(yīng)用門檻低以及可靠性高的優(yōu)勢(shì)。PLC的核心是微處理器，是以繼電器的順序控制為基礎(chǔ)的自動(dòng)控制裝置。實(shí)際上，PLC 技術(shù)有著多種種類，一般主要由連接口、存儲(chǔ)器以及遠(yuǎn)程編程器等部分構(gòu)成。通過(guò)在電氣設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用PLC 技術(shù)，能夠?yàn)樽詣?dòng)化系統(tǒng)中定時(shí)和順序控制、邏輯運(yùn)算、算術(shù)以及存儲(chǔ)程序的運(yùn)行提供支持。除此之外，在數(shù)據(jù)指令的傳輸方面，PLC 技術(shù)有著準(zhǔn)確性高的優(yōu)勢(shì)，能夠顯著提高設(shè)備的運(yùn)行效率。PLC 系統(tǒng)的功能是由其相應(yīng)的模塊決定的。第一，CPU。CPU 負(fù)責(zé)分析輸入輸出的數(shù)據(jù)，并對(duì)使用者的指令進(jìn)行處理分析。第二，存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器負(fù)責(zé)設(shè)定并存放數(shù)據(jù)以及程序信息，能夠?yàn)镻LC 的運(yùn)行過(guò)程提供保障。第三，輸入輸出接口。其功能是與外部設(shè)備或者線路進(jìn)行連接，并通過(guò)發(fā)送信號(hào)傳輸指令，進(jìn)而控制電氣設(shè)備。PLC 的運(yùn)行需要穩(wěn)定的電源支持，因此在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中需要為其提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。一旦出現(xiàn)電源故障或者停電等情況，電氣設(shè)備將會(huì)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程停滯等不良影響。最后，近些年來(lái)PLC技術(shù)也在不斷深入發(fā)展，目前已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制?？傮w而言，PLC 技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，因此開(kāi)展相關(guān)研究是非常有必要的。

3 電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中PLC 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3.1 安全性與準(zhǔn)確性

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備在完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)時(shí)，往往要耗費(fèi)大量的人力和物力，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性也難以得到保障。而借助PLC 技術(shù)，能夠高效處理并傳遞相關(guān)數(shù)據(jù)信息，有助于降低工作人員的工作負(fù)擔(dān)，并且提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。在進(jìn)行人工操作時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)因失誤而導(dǎo)致的各類問(wèn)題。通過(guò)引入自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠使得電氣設(shè)備的控制過(guò)程更加高效和安全。比如：電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)在引入PLC 技術(shù)后，能夠具備優(yōu)良的抗干擾性能，其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力大大增加，能夠勝任復(fù)雜的工作環(huán)境，有助于提升工作效率。此外，現(xiàn)如今PLC 技術(shù)仍然在不斷發(fā)展，其相關(guān)功能也更加完善，能夠?yàn)殡姎庠O(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)更多保障。

3.2 穩(wěn)定性高并且操作方便

傳統(tǒng)的電力設(shè)備有著操作煩瑣并且運(yùn)行過(guò)程十分復(fù)雜的缺點(diǎn)，這無(wú)疑加大了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，并且難以提高工作效率。通過(guò)應(yīng)用PLC 技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制，借助計(jì)算機(jī)就能夠完成相應(yīng)的操作，極大地便捷了操作過(guò)程。PLC 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)能夠滿足自動(dòng)化系統(tǒng)的需求，因此在未來(lái)PLC 技術(shù)和電氣設(shè)備將實(shí)現(xiàn)深度融合。然而，在當(dāng)下的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，常常會(huì)出現(xiàn)電磁干擾等問(wèn)題，并且部分工作人員缺乏應(yīng)用PLC 技術(shù)的知識(shí)，導(dǎo)致在應(yīng)用PLC技術(shù)的過(guò)程中頻繁地出現(xiàn)各種問(wèn)題，使得PLC 設(shè)備難以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。因此，在之后的研究工作當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)將研究重點(diǎn)放到提升PLC 技術(shù)的高效性以及穩(wěn)定性上，從而滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化與多功能運(yùn)用

現(xiàn)如今中國(guó)社會(huì)正迅速發(fā)展，人們對(duì)電氣設(shè)備的功能也有了更高要求。如果電氣設(shè)備仍然沿用以往的控制處理方式，那么將難以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)法滿足人們的多元化需要。因此，可以通過(guò)引入PLC 技術(shù)，不斷豐富電氣設(shè)備的功能，從而滿足人們生活的多種需要。近些年來(lái)，中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)也在不斷發(fā)展，為了適應(yīng)當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要，應(yīng)當(dāng)不斷完善集散型控制系統(tǒng)，通過(guò)強(qiáng)化集散型控制系統(tǒng)的功能，盡可能降低生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)各類問(wèn)題的概率，從而提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。因此，相關(guān)企業(yè)可以應(yīng)用PLC 技術(shù)，對(duì)集散型控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和完善，并通過(guò)充分結(jié)合集散型控制系統(tǒng)以及PLC 技術(shù)，使得PLC 技術(shù)逐漸取代以往的控制處理方式，從而滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。最后，隨著中國(guó)對(duì)PLC 技術(shù)的深入研究，PLC技術(shù)和集散型控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)深度融合，并逐漸建立起新型的控制系統(tǒng)，也就是現(xiàn)場(chǎng)總線控制器?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)流程進(jìn)行嚴(yán)格控制，并且使得儀表控制向著網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的方向上發(fā)展，有助于提高企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，提升中國(guó)工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)水平。

4 PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制當(dāng)中的應(yīng)用

4.1 順序控制

順序控制是指向電氣設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制信號(hào)，從而使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照一定順序執(zhí)行相關(guān)操作。一般來(lái)說(shuō)，電氣設(shè)備在投入使用之后，隨著使用時(shí)間的不斷增加，電氣設(shè)備的耗能也會(huì)上升，因此將出現(xiàn)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益將遭到破壞。因此，為了解決這一問(wèn)題，可以引入PLC 技術(shù)，對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)順序控制。在實(shí)現(xiàn)順序控制時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先尋找繼電器的問(wèn)題，并進(jìn)行改進(jìn)，不斷提升繼電器的靈敏程度以及調(diào)理性。隨后借助PLC 技術(shù)完成模塊化處理，以免在設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中繼電器發(fā)生操作流程紊亂等問(wèn)題。

4.2 開(kāi)關(guān)量控制

傳統(tǒng)的電氣設(shè)備在對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生觸電情況，并且傳統(tǒng)電氣設(shè)備的操作流程十分復(fù)雜，不利于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，影響開(kāi)關(guān)量控制的因素非常多，其可靠性以及穩(wěn)定性都難以得到保障，將不利于提升系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量。因此，為了有效解決這一問(wèn)題，可以將PLC 技術(shù)融入到系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，從而充分結(jié)合通信技術(shù)以及繼電器，有效解決開(kāi)關(guān)量控制的問(wèn)題。此外，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用的是電磁式的繼電器，這將導(dǎo)致控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，不僅不利于提升控制過(guò)程的穩(wěn)定性以及可靠性，還會(huì)降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。因此，可以借助PLC 技術(shù)對(duì)繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行完善，從而顯著提升運(yùn)行效率，為企業(yè)節(jié)約大量的生產(chǎn)成本，從而獲得更高的經(jīng)濟(jì)利益。最后，PLC 技術(shù)通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，能夠不斷完善控制系統(tǒng)的多個(gè)功能，從而提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率。生產(chǎn)企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況選擇適合的運(yùn)行模式，從而精細(xì)化控制電氣設(shè)備，使得電氣設(shè)備的運(yùn)行更加可靠與穩(wěn)定。

4.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)際上是輔助控制系統(tǒng)，其作用是強(qiáng)化PLC 控制系統(tǒng)的控制功能。閉環(huán)控制系統(tǒng)通常結(jié)合了常規(guī)控制系統(tǒng)以及PLC 技術(shù)，從而合理管控控制系統(tǒng)?，F(xiàn)如今，中國(guó)工業(yè)企業(yè)已經(jīng)向著自動(dòng)化以及智能化的方向上發(fā)展，在電氣設(shè)備當(dāng)中閉環(huán)控制系統(tǒng)的地位十分重要。通過(guò)借助信息反饋系統(tǒng)，操控系統(tǒng)能夠及時(shí)獲得設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并利用系統(tǒng)的自檢功能，獲取到設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息。這一信息傳輸模式能夠與PLC 技術(shù)相符合，傳感器可以借助PLC 實(shí)現(xiàn)模塊對(duì)接，使得傳感器所獲得的信息數(shù)據(jù)能夠及時(shí)傳遞到操控系統(tǒng)當(dāng)中。而工作人員可以通過(guò)下達(dá)指令向電氣設(shè)備當(dāng)中傳輸相關(guān)信息數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)智能化操控。

4.4 邏輯性控制

現(xiàn)如今，工業(yè)企業(yè)在應(yīng)用電氣自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，通常將其工作模式設(shè)置為持續(xù)性運(yùn)行。如果電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)了較長(zhǎng)的時(shí)間后，其資源的消耗量將十分巨大。此外，如果設(shè)備運(yùn)行了過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，那么其系統(tǒng)內(nèi)部的精密零件可能會(huì)出現(xiàn)一定誤差，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行的精準(zhǔn)度遭到破壞，不利于提升生產(chǎn)質(zhì)量。通過(guò)借助PLC 技術(shù)，使用者可以結(jié)合數(shù)據(jù)信息模塊化操控電氣設(shè)備，使得電氣設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯性運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，還可以利用PLC 技術(shù)設(shè)定基準(zhǔn)參數(shù)，使得電氣設(shè)備的部件能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立化控制。當(dāng)電氣設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠做到部件的間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)，如果其中某一工作模塊并沒(méi)有接收到指令操控時(shí)，其相關(guān)部件會(huì)進(jìn)行停歇，從而降低設(shè)備運(yùn)行的損耗，避免企業(yè)投入過(guò)多的生產(chǎn)成本。

4.5 傳統(tǒng)機(jī)床系統(tǒng)

在以前，生產(chǎn)機(jī)床是借助電氣控制模式實(shí)現(xiàn)控制的。但是，其中應(yīng)用的繼電器——接觸器系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各類問(wèn)題，并且存在著能源浪費(fèi)等現(xiàn)象，工作效率也比較低。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，其維修難度也比較大，不僅增加了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，還難以提升生產(chǎn)效率。所以，通過(guò)大量的研究與試驗(yàn)，PLC 技術(shù)開(kāi)始逐漸應(yīng)用到電氣設(shè)備當(dāng)中，并推動(dòng)電氣設(shè)備向著自動(dòng)化的方向上發(fā)展。借助PLC 技術(shù)，工作人員能夠?qū)崟r(shí)控制電氣設(shè)備，不僅能夠提升電氣設(shè)備的工作效率，還有助于提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。此外，隨著系統(tǒng)可靠性的提高，企業(yè)不用承擔(dān)額外的維修成本，不僅解決了資源浪費(fèi)的問(wèn)題，還有助于提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)利用PLC 系統(tǒng)，能夠?qū)C(jī)床設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步簡(jiǎn)化，并提高其運(yùn)行的穩(wěn)定性。PLC 系統(tǒng)的操作比較便捷，因此工作人員能夠迅速掌握設(shè)備的操作方法，從而提升生產(chǎn)效率。PLC 技術(shù)的引入能夠幫助企業(yè)解決以往難以克服的困難，并且有著故障率低、穩(wěn)定性高、利于監(jiān)管以及經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢(shì)[1]。

4.6 搭建數(shù)據(jù)分析軟件

在搭建數(shù)據(jù)分析軟件的過(guò)程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合工作內(nèi)容以及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，明確不同的工作模塊，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。例如，對(duì)于化工企業(yè)而言，在生產(chǎn)液狀石蠟時(shí)需要對(duì)原料的投入速度、加工溫度以及原油的輸入流量進(jìn)行控制。通過(guò)利用PLC 技術(shù)，工作人員可以事先設(shè)定液狀石蠟的各種生產(chǎn)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。除此之外，原料的運(yùn)輸管道當(dāng)中還要安裝檢測(cè)原油流量的傳感器以及總量傳感器，當(dāng)傳感器采集到相應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)，需要將其傳遞到控制系統(tǒng)當(dāng)中，由控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程下達(dá)指令。通過(guò)利用數(shù)據(jù)分析軟件，能夠同步計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時(shí)間，工作人員也應(yīng)當(dāng)確保計(jì)算機(jī)與個(gè)人計(jì)時(shí)設(shè)施的時(shí)間同步，并對(duì)生產(chǎn)周期數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。隨后數(shù)據(jù)分析軟件會(huì)自動(dòng)定時(shí)，并對(duì)生產(chǎn)任務(wù)的完成情況進(jìn)行核算[2]。

4.7 模擬量數(shù)字量的控制

電氣設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，將會(huì)受到多種因素的影響，比如：壓力、環(huán)境溫度、速度以及流量等。這些影響因素屬于一種模擬量，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)化，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。其中，模擬量一般屬于非電量，PLC 系統(tǒng)只能對(duì)數(shù)字量以及電量進(jìn)行控制。因此，PLC 系統(tǒng)要想控制模擬量，首先需要相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并由PLC 系統(tǒng)控制。這一過(guò)程需要變聲器對(duì)非電量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。比如：6000 分辨率的0～20mA 電流，能夠轉(zhuǎn)化成0-1770Hex(O-6000)。通過(guò)轉(zhuǎn)化數(shù)字信號(hào)，能夠便于控制程序的識(shí)別，為控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

4.8 通信數(shù)據(jù)的處理控制

PLC 系統(tǒng)控制器能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的采集和整理過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)，并完成信號(hào)傳輸?shù)墓ぷ?。在此過(guò)程當(dāng)中，首先要經(jīng)歷數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理。隨后，需要實(shí)現(xiàn)智能化通信，利用多個(gè)通信接口完成信號(hào)的傳輸以及接收工作。例如，數(shù)控機(jī)床的精度一般比較高，并且通常是以數(shù)字信號(hào)的形式進(jìn)行控制的，數(shù)控裝置能夠?qū)?shù)控機(jī)床的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行補(bǔ)償。因此，通信數(shù)據(jù)的分析和處理，得益于PLC 系統(tǒng)的應(yīng)用，使得整體的生產(chǎn)過(guò)程向著智能化以及自動(dòng)化的方向上發(fā)展[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域而言，通過(guò)引入PLC 技術(shù)能夠提高電氣設(shè)備的控制水平，并逐漸取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在實(shí)際營(yíng)運(yùn)過(guò)程當(dāng)中有著諸多缺陷，不利于提升生產(chǎn)效率以及質(zhì)量。而通過(guò)應(yīng)用PLC 技術(shù)，能夠有效解決傳統(tǒng)技術(shù)當(dāng)中的各種缺陷，并且借助信息技術(shù)，能夠進(jìn)一步強(qiáng)化電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果，有利于現(xiàn)代工業(yè)的健康發(fā)展。