基于PLC技術(shù)的電氣工程及其自動(dòng)化控制理論分析

陳蘊(yùn)博

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相關(guān)技術(shù)人員繼續(xù)研究和提高PLC技術(shù)。本文從PLC技術(shù)的發(fā)展概述出發(fā)，分析了在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的運(yùn)用策略、實(shí)踐應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。希望PLC技術(shù)更好地應(yīng)用在電氣工程自動(dòng)化控制中，促進(jìn)電氣工程的快速發(fā)展，為相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：電氣工程 自動(dòng)化 PLC技術(shù) 控制

中圖分類號(hào)：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（a）-0011-02

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了PLC技術(shù)的高效性和穩(wěn)定性顯著提高，為此，PLC技術(shù)在電氣工程系統(tǒng)中也被廣泛地應(yīng)用。通過(guò)應(yīng)用PLC技術(shù)，能夠大大提高電氣工程系統(tǒng)自動(dòng)化控制的有效性，對(duì)推動(dòng)電氣行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

1 PLC技術(shù)概述

PLC全稱為Programmable Logic Controller，即可編程邏輯控制器，該技術(shù)可以通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工作數(shù)據(jù)的模擬和編程達(dá)到優(yōu)化工業(yè)安全環(huán)境的目的。PLC系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)器具有邏輯運(yùn)算功能，可以運(yùn)用一些常規(guī)的模擬量和數(shù)字量實(shí)施inlet和outlet來(lái)控制設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。電氣工程中的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)內(nèi)部接線相對(duì)復(fù)雜，可靠性偏低而且能源消耗偏大，以計(jì)算機(jī)技術(shù)和接觸器控制技術(shù)為基礎(chǔ)的PLC應(yīng)用輔助繼電器取代機(jī)械觸電繼電器，以PLC的應(yīng)用邏輯關(guān)系取代傳統(tǒng)的連接導(dǎo)線，而且這類繼電器的節(jié)點(diǎn)變位時(shí)間可以無(wú)限接近于零，也無(wú)需像傳統(tǒng)繼電器那樣考慮返回系數(shù)問(wèn)題。PLC控制可以抵抗強(qiáng)大的外干擾，在復(fù)雜環(huán)境中能夠保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。其控制系統(tǒng)采用的指令簡(jiǎn)單明了，操作起來(lái)方便快捷。也正是PIC技術(shù)的這些優(yōu)勢(shì)，才使得該技術(shù)取代了傳統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)而應(yīng)用于電氣工程系統(tǒng)之中。

PLC控制系統(tǒng)是由中央處理器、儲(chǔ)存介質(zhì)、輸入輸出接口、電源等部件構(gòu)成，生產(chǎn)用戶可以根據(jù)需求狀況添設(shè)輔助控制等設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循的原則是：（1）PLC控制系統(tǒng)的安全性和可靠性需得到保障，并且還要滿足控制對(duì)象的需求。（2）在確保PLC控制系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，盡量縮小成本投入，提高生產(chǎn)商的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還要繼續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)展開(kāi)發(fā)，以便系統(tǒng)升級(jí)或者再次開(kāi)發(fā)操作。（3）PLC控制系統(tǒng)下生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅需保證質(zhì)量還需保證安全性。

2 PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的運(yùn)用策略

早在電氣工程智能化建設(shè)的起步階段，PLC技術(shù)就已經(jīng)在電氣工程領(lǐng)域有了一定的應(yīng)用，最具代表性的是電氣工程自動(dòng)化控制對(duì)信息技術(shù)的利用。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)PLC技術(shù)理論逐步完善，其技術(shù)應(yīng)用在電氣工程自動(dòng)化控制中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用?，F(xiàn)今，為了更好地將PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣工程及其自動(dòng)化控制之中，筆者認(rèn)為應(yīng)采取以下措施。

2.1 深入開(kāi)展PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中應(yīng)用研究

為了給PLC技術(shù)的應(yīng)用提供思路，必須從電氣工程建設(shè)的實(shí)際需求出發(fā)，鼓勵(lì)人們通過(guò)大量實(shí)踐案例進(jìn)行PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的理論研究，不斷地對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)。

2.2 積極開(kāi)展專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)工作

PLC技術(shù)控制設(shè)計(jì)人員綜合素質(zhì)偏低是影響PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中應(yīng)用的主要因素，因此要加強(qiáng)技術(shù)人員專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，確保其科學(xué)掌握PLC技術(shù)。

2.3 加快健全PLC技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

在廣泛應(yīng)用PLC技術(shù)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范至關(guān)重要。因此我們要建立健全相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，同時(shí)還有必要推行其成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以為電氣工程自動(dòng)化控制的信息化發(fā)展奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4 為設(shè)計(jì)單位與使用單位建立有效溝通的機(jī)制

有效的溝通機(jī)制可以確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和實(shí)際生產(chǎn)需求相一致，系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位和使用單位也可及時(shí)針對(duì)設(shè)計(jì)或?qū)嶋H使用過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行交流溝通。

3 PLC技術(shù)在電氣工程及自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.1 在順序控制上的應(yīng)用

PLC技術(shù)作為順序控制器應(yīng)用在生產(chǎn)工作程序中已經(jīng)成為常態(tài)化，例如運(yùn)用PLC技術(shù)清理電氣工程鍋爐中的灰渣。在順序控制進(jìn)行過(guò)程中，如果電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)在工作生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)故障，生產(chǎn)效率會(huì)變低。PLC技術(shù)在順序控制上的應(yīng)用主要包括遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場(chǎng)傳感、主站層三部分，要求使用者在進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)保證科學(xué)性和合理性，以充分發(fā)揮PLC技術(shù)在順序控制方面的工作性能。

3.2 在開(kāi)關(guān)量控制上的應(yīng)用

PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣工程及其自動(dòng)化控制中可以憑借可編程存儲(chǔ)器的身份參與到虛擬繼電器運(yùn)行中。在對(duì)繼電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源控制時(shí)，控制系統(tǒng)往往會(huì)需要一定時(shí)間的反應(yīng)過(guò)程，這意味著繼電器難以在短路保護(hù)間歇得到有效控制。解決這一缺陷問(wèn)題的方法是把PLC技術(shù)與電氣工程的自動(dòng)切換系統(tǒng)結(jié)合運(yùn)用，這樣不僅可以改變控制系統(tǒng)反應(yīng)慢的缺點(diǎn)還可以控制系統(tǒng)高效運(yùn)作，這正是PLC技術(shù)在開(kāi)關(guān)量方面的應(yīng)用。

3.3 在數(shù)據(jù)控制上的應(yīng)用

在電氣工程自動(dòng)化控制中，數(shù)據(jù)控制是一種根本的控制方法。數(shù)據(jù)控制的常規(guī)方法是數(shù)學(xué)控制和統(tǒng)計(jì)控制。應(yīng)用PLC技術(shù)以后，可以提高數(shù)據(jù)控制高速處理效應(yīng)。利用PLC編程以后，可以分析處理電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，按照電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)一系列的電氣工程自動(dòng)化口令的執(zhí)行。

3.4 在分散控制上的應(yīng)用

PLC技術(shù)應(yīng)用于分散控制主要是指在分散控制系統(tǒng)中單獨(dú)放置PLC技術(shù)裝置，這種方式在電氣工程及其自動(dòng)化的流水線上經(jīng)常使用。例如PLC裝置在每一條生產(chǎn)線上的每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)上都設(shè)置，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制在該環(huán)節(jié)上發(fā)生作用，這就是分散控制的具體表現(xiàn)，使得PLC技術(shù)作用能夠獨(dú)立的發(fā)揮出來(lái)，采用分散控制的方式能夠大大保障生產(chǎn)的效益。

3.5 在集中控制上的應(yīng)用

PLC技術(shù)在采用分散控制的同時(shí)也采用集中控制的方式，目的是將所有電氣工程及其自動(dòng)化控制設(shè)備都包括在統(tǒng)一的控制系統(tǒng)之內(nèi)。這樣利用電氣控制的相互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)PLC技術(shù)的集中控制。還可以利用PLC技術(shù)加載監(jiān)控系統(tǒng)，在相同狀況下運(yùn)用監(jiān)控，可以根據(jù)生產(chǎn)工作實(shí)際情況調(diào)節(jié)控制因素。

4 PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 進(jìn)一步提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性

在電磁場(chǎng)過(guò)于強(qiáng)烈干擾的環(huán)境里，PLC控制系統(tǒng)在運(yùn)算過(guò)程中極易出現(xiàn)偏差，甚至?xí)霈F(xiàn)因分析錯(cuò)誤導(dǎo)致的生產(chǎn)秩序紊亂。因此，進(jìn)一步提升PLC控制系統(tǒng)的可靠性是PLC技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。在這一方向指導(dǎo)下，我們需要技術(shù)攻關(guān)提升PLC控制系統(tǒng)在惡劣環(huán)境及電磁信號(hào)密集環(huán)境下的抗干擾能力，盡最大可能減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝與使用過(guò)程中各類因素所產(chǎn)生的影響。

4.2 推動(dòng)PLC技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化方向發(fā)展

自1975年DCS技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及技術(shù)研發(fā)水平日益成熟，但是目前由于提升的空間有限，漸漸出現(xiàn)了后勁不足的情況。PLC技術(shù)與DCS技術(shù)的充分融合促進(jìn)了一種全新的控制系統(tǒng)的產(chǎn)生并且在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，即FCS控制系統(tǒng)。這將使得進(jìn)一步綜合與強(qiáng)化的應(yīng)用在系統(tǒng)內(nèi)數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的控制得以實(shí)現(xiàn)。在不久的將來(lái)，F(xiàn)CS控制系統(tǒng)技術(shù)還將進(jìn)一步擴(kuò)展其在電氣工程生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，同時(shí)還會(huì)繼續(xù)得到完善和更新。

5 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用PLC技術(shù)對(duì)電氣工程系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的控制，具有十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。PLC技術(shù)具有許多先進(jìn)的控制理念，對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式進(jìn)行有效的改造，隨著人們對(duì)科學(xué)技術(shù)的不斷探索，PLC技術(shù)將會(huì)給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)更多的便利，促進(jìn)生產(chǎn)方式向著更為快捷、方便的方向發(fā)展。

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