基于PLC 技術(shù)的電氣設(shè)備自動(dòng)化控制應(yīng)用分析

仲軍

（銀川能源學(xué)院，寧夏 銀川 750100）

新時(shí)期背景下，PLC 技術(shù)在信息技術(shù)高速發(fā)展的帶動(dòng)下，整體技術(shù)水平得到了大幅度提高，在經(jīng)過持續(xù)性的技術(shù)改革和技術(shù)完善后，現(xiàn)有PLC 技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，在社會(huì)領(lǐng)域內(nèi)承擔(dān)著重要的生產(chǎn)任務(wù)。以電氣設(shè)備領(lǐng)域?yàn)槔?，在?shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制目標(biāo)的過程中，成功使用PLC技術(shù)后，可以大幅度改善控制技術(shù)水平、提高生產(chǎn)質(zhì)量、保障工作環(huán)境，具有十分突出的使用優(yōu)勢(shì)。在這樣的情況下，需對(duì)現(xiàn)有PLC 技術(shù)展開全方位研究，并整理在自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用效果，以此為前提，進(jìn)行更加深入的研究，為社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展注入新的動(dòng)力。

1 PLC 技術(shù)在現(xiàn)代化電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用歷程概述

對(duì)于PLC 技術(shù)而言，始創(chuàng)于20 世紀(jì)的60 年代左右，為進(jìn)一步提升自身生產(chǎn)效率，美國通用汽車公司對(duì)固有生產(chǎn)線存在的使用效率問題進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)系統(tǒng)繼電器中的順序控制加以研究，借助一系列的處理措施，改善電路修改作業(yè)時(shí)間過長(zhǎng)問題、維護(hù)難度高等多方面問題而研制出的一種先進(jìn)技術(shù)手段。在現(xiàn)有可編程邏輯控制器研制成功前，此前階段的汽車行業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營方面存在應(yīng)用問題，需使用大批量的繼電器設(shè)備、定時(shí)器設(shè)備配合專用閉環(huán)控制器才能夠順利完成生產(chǎn)任務(wù)。這些設(shè)備大多具有體積過于龐大、工作噪聲過大的實(shí)際應(yīng)用問題。此外，在對(duì)聯(lián)絡(luò)線系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)的工作難度較高，需要維修人員具備足夠的熟練度和專業(yè)技能，才可以保證最終維修效果。在這樣的情況下，整體效益會(huì)受到一定的影響。為妥善處理好上述相關(guān)問題，需要設(shè)計(jì)出全新的控制系統(tǒng)，改善工作性能，才可以成功代替此前過于復(fù)雜的控制系統(tǒng)。面對(duì)上述實(shí)際需求，有企業(yè)專門設(shè)定目標(biāo)量，并在1969 年正式研發(fā)出新型的PDP-14 控制器，在成功使用后，可以在自動(dòng)裝配線中取得良好應(yīng)用效果。日本在1971 年引進(jìn)PLC 技術(shù)，并在較短時(shí)間內(nèi)迅速研發(fā)出新一代的DCS-8 可編程控制器。與此同時(shí)，德國與法國在1973 ～1974 年時(shí)間段內(nèi)同樣擁有了屬于各自的專業(yè)技術(shù)。

我國在1977 年正式研發(fā)出首款可編程邏輯控制器，其中，控制器而定微處理器內(nèi)核為MC14500。在后續(xù)階段的使用中，我國接連引入更加先進(jìn)的PLC 高速通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并為PLC 技術(shù)增添特殊輸入/輸出數(shù)據(jù)接口，同時(shí)還提供了新的人機(jī)操作界面、高功能指令服務(wù)、數(shù)據(jù)采集服務(wù)和系統(tǒng)分析服務(wù)等多項(xiàng)功能，應(yīng)用方式更為便捷，使用效率更高。目前，PLC 技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中均有著十分廣泛的應(yīng)用，發(fā)展前景十分可觀。查閱現(xiàn)有資料并展開分析，可以了解到現(xiàn)有大部分電氣工程中都在使用這種PLC 技術(shù)，但仍舊會(huì)受到一定程度限制作用，不能充分展現(xiàn)出PLC 技術(shù)具有的先進(jìn)優(yōu)勢(shì)，PLC 技術(shù)的具體價(jià)值無法得到充分展現(xiàn)?；诖?，在未來發(fā)展過程中，需要對(duì)現(xiàn)有PLC 技術(shù)做出進(jìn)一步優(yōu)化，保證設(shè)計(jì)的合理性，以此為基礎(chǔ)，提升PLC 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效益，為社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。

2 電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用PLC 技術(shù)的重要性分析

2.1 現(xiàn)有PLC 技術(shù)分析

目前，PLC 技術(shù)展現(xiàn)出的主要優(yōu)勢(shì)為堅(jiān)固耐用，在產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中可以發(fā)揮出非常優(yōu)質(zhì)的使用效果。如對(duì)生產(chǎn)可靠性有著較高的要求控制系統(tǒng)或者編程語言而言，PLC 技術(shù)的應(yīng)用，可以使處理方式或者控制方式更加靈活簡(jiǎn)單，故障診斷及處理效果突出的優(yōu)勢(shì)。其中，最基本功能在于仿真機(jī)電繼電器使用功能，設(shè)計(jì)方案提出，使用一種雙線制類型的PLC 技術(shù)，并為系統(tǒng)設(shè)計(jì)出主、備兩套不同系統(tǒng)但是同一使用規(guī)格的專用控制系統(tǒng)線路，以此為基礎(chǔ)，可以保證控制變頻器運(yùn)行的最終節(jié)能水平，在提升變頻器控制系統(tǒng)作業(yè)穩(wěn)定性的同時(shí)，提升節(jié)能效果，同時(shí)保證控制變頻器在工作過程中的整體安全性，并保證后續(xù)階段的運(yùn)行可靠性。因此，需要在完成系統(tǒng)調(diào)試任務(wù)后，確保測(cè)試系統(tǒng)可以有效發(fā)揮出整體功能，同時(shí)，還可以為控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定運(yùn)行保障作用。此后，關(guān)于系統(tǒng)電壓波形變化問題或者出現(xiàn)電阻負(fù)載問題后，完成相應(yīng)的檢測(cè)對(duì)比任務(wù)，在這樣的條件下，能夠?qū)χ飨到y(tǒng)內(nèi)的所有功能模塊實(shí)際工作狀態(tài)做出直接檢測(cè)，并對(duì)模塊性能進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，并完成相應(yīng)指令任務(wù)。PLC 自動(dòng)化模塊圖如圖1。

圖1 PLC 自動(dòng)化模塊圖

2.2 PLC 技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的主要作用

PLC 技術(shù)適用于各種自動(dòng)化任務(wù)，尤其是制造領(lǐng)域內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)和制造過程，其中，企業(yè)在開發(fā)和維護(hù)階段的自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行成本相對(duì)較高，在自動(dòng)化總成本中所占比例較高，同時(shí)系統(tǒng)自身的實(shí)際使用壽命也會(huì)隨著系統(tǒng)運(yùn)行工作的時(shí)間增加而不斷變化。所以，需要針對(duì)“軟PLC”的固有功能進(jìn)行重新設(shè)定，布置專門的工業(yè)I/0 接口，在這樣的情況下，可以保證后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制有效性，同時(shí)還可以保證所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的具體操作指令準(zhǔn)確性，確保每項(xiàng)指令動(dòng)作的完成均能夠符合最初設(shè)定的使用要求，順利完成程序指令任務(wù)，以此保證最終應(yīng)用效果。

3 現(xiàn)有PLC 技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制方面的使用策略研究

處于經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)持續(xù)繁榮的背景下，社會(huì)各領(lǐng)域的電能資源需求量均呈現(xiàn)出不斷上升的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，農(nóng)村地區(qū)的種植業(yè)發(fā)展同樣需要大量的電力資源支持，才能夠保證大棚溫度能夠處于理想狀態(tài)。其中，在現(xiàn)有自動(dòng)化控制系統(tǒng)模型信息被成功寫入操作系統(tǒng)后，將其與控制系統(tǒng)進(jìn)行直接連接，然后再將其添加到需要完成指令任務(wù)的場(chǎng)景內(nèi)，在這樣的情況下，系統(tǒng)模型本身處于最低標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行功率狀態(tài)。在完成上述操作后，首先，需要將已經(jīng)選中的指令動(dòng)作模型合理性為依據(jù)；其次，還要將three.js 系統(tǒng)中的操作功能進(jìn)行準(zhǔn)確判定，由此產(chǎn)生的最終Raycaster 分類即可實(shí)現(xiàn)拾取鼠標(biāo)指針指令的控制效果，在能夠保證最終覆蓋效果后，還需要確保模型對(duì)應(yīng)的對(duì)象能夠完成動(dòng)作指令。

3.1 順序控制方面的PLC 技術(shù)運(yùn)用分析

在現(xiàn)代化PLC 技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，自身運(yùn)行的整體可靠性處于不斷提高的狀態(tài)下，并且技術(shù)優(yōu)越性能受到大量企業(yè)的高度關(guān)注，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用PLC 技術(shù)的企業(yè)數(shù)量正變得越來越多。以現(xiàn)有資料進(jìn)行分析，PLC技術(shù)在最早期的實(shí)際應(yīng)用是在生產(chǎn)的順序控制領(lǐng)域，運(yùn)用PLC 技術(shù)對(duì)順序進(jìn)行有效控制后，可以保證任一項(xiàng)生產(chǎn)工序質(zhì)量，并保證該工序能夠始終嚴(yán)格執(zhí)行固定設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)指令，順利完成相應(yīng)指令，以此保證工作效率。因此，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)是可以充分發(fā)揮出PLC 技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)。順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法如圖2。

圖2 PLC 順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法

在科技高速發(fā)展的背景下，現(xiàn)有PLC 技術(shù)可以在多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)取得十分顯著的應(yīng)用成果，并呈現(xiàn)出越發(fā)普遍的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，以此為基礎(chǔ)，在部分控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，整體使用效果得到大幅度提高，這也為后續(xù)階段的活動(dòng)積累了良好的經(jīng)驗(yàn)，奠定了十分優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)，再加上綜合性能的不斷提高，也為相容性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供更多可發(fā)展的技術(shù)空間。由此可見，PLC 技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域在以后會(huì)變得越來越廣，人們的生活方式和企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)也會(huì)因此變得更加便利，應(yīng)用價(jià)值極高。

3.2 開關(guān)量控制領(lǐng)域內(nèi)的PLC 技術(shù)應(yīng)用分析

常規(guī)電力系統(tǒng)需要保證自身材料能夠順利通過電流。但是，部分施工單位在完成導(dǎo)體連接任務(wù)的過程中，會(huì)將銅質(zhì)或鋁質(zhì)導(dǎo)線作為主材料。對(duì)于這兩種材料的導(dǎo)線而言，在長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境中作業(yè)，會(huì)產(chǎn)生一定程度的“氧化”問題，在經(jīng)過一段時(shí)間的使用后，電氣設(shè)備本身會(huì)被逐漸腐蝕。

針對(duì)上述情況，需要專業(yè)技術(shù)人員在第一時(shí)間對(duì)所有電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的檢查處理、維修處理，防止設(shè)備出現(xiàn)自燃等嚴(yán)重問題。基于此，以銅或鋁材料導(dǎo)線為導(dǎo)體主要連接方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，需要技術(shù)人員保證系統(tǒng)的緊密性，防止由此產(chǎn)生更為嚴(yán)重的氧化問題，尤其是在使用PLC 技術(shù)后，電力系統(tǒng)可以維持更長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定工作狀態(tài)。

3.3 PLC 技術(shù)在電氣調(diào)試設(shè)備安裝中的運(yùn)用

常規(guī)電力系統(tǒng)需要保證自身材料能夠順利通過電流。但是，部分施工單位在完成導(dǎo)體連接任務(wù)的過程中，會(huì)將銅質(zhì)或鋁質(zhì)導(dǎo)線作為主材料。對(duì)于這兩種材料的導(dǎo)線而言，在長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境中作業(yè)，會(huì)產(chǎn)生一定程度的“氧化”問題，在經(jīng)過一段時(shí)間的使用后，電氣設(shè)備本身會(huì)被逐漸腐蝕。針對(duì)上述情況，需要專業(yè)技術(shù)人員在第一時(shí)間對(duì)所有電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的檢查處理、維修處理，防止設(shè)備出現(xiàn)自燃等嚴(yán)重問題?；诖?，以銅或鋁材料導(dǎo)線為導(dǎo)體主要連接方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，需要技術(shù)人員保證系統(tǒng)的緊密性，防止由此產(chǎn)生更嚴(yán)重的氧化問題，尤其是在使用PLC 技術(shù)后，電力系統(tǒng)可以維持更長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定工作狀態(tài)。

3.4 PLC 技術(shù)在變頻控制系統(tǒng)中的運(yùn)用

對(duì)能耗節(jié)能控制的實(shí)際工作效果進(jìn)行整理后，可以制定出更加詳細(xì)的變頻器全損耗節(jié)能控制規(guī)則，以此為基礎(chǔ)，使用PLC 技術(shù)，可以對(duì)變頻器在不同工作狀態(tài)下的實(shí)際恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載水平做出有效調(diào)整，具體如下。

（1）自動(dòng)化系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)檢測(cè)操作輸入的功率準(zhǔn)確性。

（2）明確控制器裝置處于低速工作狀態(tài)下的實(shí)際轉(zhuǎn)速水平，此時(shí)，需要保證系統(tǒng)處于額定轉(zhuǎn)速值的10%～15%，此后，可以直接在系統(tǒng)中完成指令的輸入，保證變頻器運(yùn)行處于最小功率水平。

（3）明確變頻器中速工作轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的15%～30%，調(diào)節(jié)變頻器運(yùn)行期間的最小頻率值。

（4）明確變頻器高速工作狀態(tài)下的實(shí)際轉(zhuǎn)速無限接近額定轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)，需要調(diào)節(jié)變頻器實(shí)際運(yùn)行的最低電流值，并重復(fù)上述第二步～第四步操作流程，直至系統(tǒng)變頻器可以達(dá)到最小能耗標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)，即可視為變頻器能耗已經(jīng)達(dá)到節(jié)能控制目的。

借助降低轉(zhuǎn)速的方式，可以達(dá)到降低流量的效果，并且還能夠進(jìn)一步降低軸功率，進(jìn)而達(dá)成節(jié)約能量能耗的目的。但是，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式的轉(zhuǎn)速控制方式中，比較常用的方法是利用變頻進(jìn)行調(diào)節(jié)，變頻器設(shè)備可以根據(jù)冷凍系統(tǒng)設(shè)備和降低設(shè)備實(shí)際負(fù)載的實(shí)時(shí)變化情況做出分析，及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)電機(jī)設(shè)備的工作轉(zhuǎn)速，使其可以在滿足中央控制系統(tǒng)正常工作的前提下，使為設(shè)備進(jìn)行降溫處理或者對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)際作業(yè)功率做出及時(shí)的調(diào)節(jié)，借此實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，即系統(tǒng)電機(jī)設(shè)備實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速大幅度下降，電機(jī)設(shè)備從電網(wǎng)系統(tǒng)中吸收的電能則會(huì)大幅度減少。啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，產(chǎn)生的機(jī)械沖擊作用和停止工作狀態(tài)下的能源消耗水平會(huì)出現(xiàn)一定程度的下降。如果系統(tǒng)設(shè)備使用PLC 技術(shù)對(duì)變頻器進(jìn)行有效控制，則此時(shí)的系統(tǒng)設(shè)備在啟動(dòng)過程中和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中并不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，同時(shí)還能夠進(jìn)一步避免能耗結(jié)局問題發(fā)生，所以，可以大幅度延長(zhǎng)設(shè)備、接觸器設(shè)備和機(jī)械部件、管道等部件的總體使用壽命。

4 結(jié)語

綜上所述，在PLC 技術(shù)成功研發(fā)并投入使用后，在社會(huì)各領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍正變得越發(fā)廣泛，但部分實(shí)際問題并未得到妥善處理。所以，本文將PLC 技術(shù)作為核心研究對(duì)象，針對(duì)其在工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用展開綜合研究，并對(duì)PLC 技術(shù)的應(yīng)用必要性作出說明，以此為基礎(chǔ)，針對(duì)PLC 技術(shù)的具體應(yīng)用策略展開綜合論述，依次對(duì)順序控制問題和開關(guān)量控制問題做出詳細(xì)論述，并對(duì)現(xiàn)有PLC 技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢(shì)做出展望，希望可以為同領(lǐng)域工作者提供合理參考作用。