PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)控制中的應(yīng)用研究

王克飛

[摘 要]隨著社會(huì)的快速發(fā)展，電氣水平亟待提高，傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的發(fā)展要求，為了緊跟社會(huì)發(fā)展步伐，有關(guān)部門引進(jìn)PLC技術(shù)，有效提高了工作效率，也給企業(yè)帶來(lái)了更高的經(jīng)濟(jì)效益。PLC技術(shù)能有效降低系統(tǒng)安裝、調(diào)試、保養(yǎng)、維護(hù)工作的資金投入，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。基于此，本文探討了PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)控制中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]PLC;電氣自動(dòng)化;應(yīng)用

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.14.072

[中圖分類號(hào)]TM921.5[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）14-0-02

1? ? ?PLC控制系統(tǒng)

1.1? ?PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

要做好設(shè)計(jì)工作，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中要遵守3項(xiàng)設(shè)計(jì)原則。①控制成本。成本的高低會(huì)直接影響企業(yè)效益，因此，控制成本不僅能提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且能夠?yàn)橄到y(tǒng)后續(xù)的研究預(yù)留經(jīng)費(fèi)。②保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。確保運(yùn)行安全是設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)該考慮的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員要將其視作首要任務(wù)。③控制實(shí)效，控制產(chǎn)品質(zhì)量能夠符合要求。首先，在遵循上述原則的基礎(chǔ)上，要認(rèn)真地分析控制需求，從而選擇最適合的中央處理器，同時(shí)，選定合適的輸入輸出設(shè)備。其次，分別設(shè)計(jì)CPU模塊和I/O模塊，并繪制詳細(xì)的流程圖，還有具體連接圖。最后，編寫具體程序，并且進(jìn)行調(diào)試和相應(yīng)的測(cè)試，從而不斷完善系統(tǒng)功能。

1.2? ?運(yùn)用特點(diǎn)

PLC控制是關(guān)鍵技術(shù)的核心，控制工作需要通過(guò)軟件操作進(jìn)行。關(guān)鍵技術(shù)的控制過(guò)程包括掃描、診斷和處理，當(dāng)系統(tǒng)接通電源后，控制系統(tǒng)會(huì)自我診斷，然后對(duì)所有的網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行處理，處理結(jié)束后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行掃描，再將其傳輸?shù)絀/O模塊中，最后將信息傳給執(zhí)行器。如果在掃描中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將有問(wèn)題的信息退給CPU模塊，然后CPU模塊會(huì)再次進(jìn)行診斷。由此可見(jiàn)，此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)較多，可以概括為3點(diǎn)：第一，可靠性高，具有較高的自我檢測(cè)能力，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并對(duì)其進(jìn)行處理;第二，系統(tǒng)配套十分完善，控制功能性能良好，使用了集成電路，無(wú)論是軟件還是硬件，都較為成熟和齊全，能夠促進(jìn)控制功能的發(fā)揮;第三，擁有較強(qiáng)的抗感染性能，不會(huì)輕易受到外界因素的影響。

1.3? ?關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用

PLC技術(shù)重在控制，需要與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，同時(shí)也離不開(kāi)繼電觸控制技術(shù)，可以說(shuō)，PLC關(guān)鍵技術(shù)是兩者結(jié)合的產(chǎn)物，可以依據(jù)相關(guān)規(guī)則進(jìn)行精準(zhǔn)編程，同時(shí)還能運(yùn)算數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。將此技術(shù)應(yīng)用在電氣工程控制系統(tǒng)中，一方面，能夠提高電力控制的靈活性，另一方面，可以減少能量消耗，獲得更好的控制效果。

（1）閉環(huán)過(guò)程控制。在控制系統(tǒng)中，包括多方面的控制，如流量控制、溫度控制和壓力控制，而閉環(huán)過(guò)程控制，是對(duì)其展開(kāi)連續(xù)、不間斷控制，可以將其視作是將模擬量轉(zhuǎn)化為具體數(shù)字量的過(guò)程。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信息就是利用此技術(shù)，借助I/O模塊實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

（2）信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理。在當(dāng)前形勢(shì)下，整體用電量在不斷增加，在電氣工程系統(tǒng)控制中，所涉及的內(nèi)容和信息也在逐漸增加，如果使用過(guò)去的控制技術(shù)，想要完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的分析和處理工作，則需要大量的人力、物力、財(cái)力，更為重要的是，控制效果也不理想，無(wú)法滿足當(dāng)前電氣工程的要求。除此以外，傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)于部門數(shù)據(jù)而言，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行控制，進(jìn)而會(huì)影響電氣工程的順利進(jìn)行。PLC關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，可以利用中央處理器，在沒(méi)有人操作的狀態(tài)下，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)化處理，并且能夠?qū)μ幚磉^(guò)后的信息進(jìn)行運(yùn)算、分析、傳輸，最為重要的是，還能自動(dòng)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，為完善控制系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

（3）順序控制。與過(guò)去的繼電控制相比，在順序控制中，此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯，一方面，能夠提高系統(tǒng)運(yùn)作效率，另一方面，可以降低對(duì)能量的消耗，節(jié)能效果更好。使用這一技術(shù)，能夠借助信息存儲(chǔ)模塊，對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)工藝流程進(jìn)行有效控制。

2? ? ?電氣自動(dòng)控制當(dāng)中PLC技術(shù)的運(yùn)用

2.1? ?在順序控制中的應(yīng)用

順序控制是指順序控制系統(tǒng)，即根據(jù)生產(chǎn)工藝以前設(shè)定程序，輸入信號(hào)，遵循設(shè)定好的順序，在生產(chǎn)過(guò)程中，每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)有序操作。PLC技術(shù)應(yīng)用于順序控制，極大地提高了生產(chǎn)工作的穩(wěn)定性，減少了人力資源的投入，從而提高了工作效率。例如：在火力電廠的除渣系統(tǒng)中，運(yùn)用PLC技術(shù)進(jìn)行順序控制，輸煤的自動(dòng)化控制系統(tǒng)即可按照需要配置工作人員，減少了工作人員的數(shù)量。如果將PLC技術(shù)應(yīng)用于除灰系統(tǒng)中，就不再需要工作人員值班，從而能夠緩解企業(yè)的用人壓力，減少企業(yè)用人開(kāi)支，從而使企業(yè)取得更大的效益。

2.2? ?在開(kāi)關(guān)量控制中的應(yīng)用

近幾年，我國(guó)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，PLC技術(shù)的應(yīng)用范圍發(fā)生了變化。最開(kāi)始，PLC技術(shù)主要用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，而現(xiàn)如今，應(yīng)用范圍相比之前擴(kuò)大很多。PLC技術(shù)具有很強(qiáng)的控制開(kāi)關(guān)量的能力，由于其本質(zhì)就在于運(yùn)用定義下的虛擬繼電器來(lái)代替機(jī)械繼電器，所以虛擬繼電器的反應(yīng)時(shí)間可以忽略不計(jì)，由此得出，PLC技術(shù)十分適合應(yīng)用于關(guān)量控制中。例如：通常情況下，繼電器控制接觸器，需要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，不能及時(shí)控制。而運(yùn)用PLC技術(shù)，就可忽略反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)進(jìn)行斷路控制，以免對(duì)器材造成不可挽回的損傷。

2.3? ?PLC技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

（1）配電柜的自動(dòng)化控制。①可編程邏輯控制器控制。目前，可編程邏輯控制器由多個(gè)系統(tǒng)組成，諸如CPU、存儲(chǔ)器、I/O端口等。該設(shè)備在使用過(guò)程中往往能夠?qū)蓚€(gè)配電柜進(jìn)行遠(yuǎn)程控制作業(yè)，并能夠收集系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量等信號(hào)數(shù)據(jù)，然后傳輸?shù)絇LC控制器中的單儀器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，很方便即能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析及系統(tǒng)控制作業(yè)。②全球移動(dòng)通信系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。其主要是為了方便促進(jìn)遠(yuǎn)距離、布線復(fù)雜的配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量的收集作業(yè)，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控需求。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，該控制系統(tǒng)能夠迅速將這一狀況傳輸給預(yù)警系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的控制，并便于解決相關(guān)的問(wèn)題。

不僅如此，PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的合理化運(yùn)用，還能在最大程度上進(jìn)一步抑制故障蔓延，并降低各類故障造成的負(fù)面影響，進(jìn)一步提升供電的可靠性、穩(wěn)定性。事實(shí)上，PLC編程技術(shù)的合理化運(yùn)用能夠確保技術(shù)人員開(kāi)展各類數(shù)據(jù)的處理、邏輯判斷工作，有效提升社會(huì)生產(chǎn)效率。

（2）電機(jī)變頻調(diào)速控制。電力技術(shù)人員在實(shí)際操作時(shí)，還需要開(kāi)展系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)工作;設(shè)計(jì)人員在具體操作時(shí)還需要使PLC系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效連接，保障PLC系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)能夠接受主機(jī)的初始脈沖參數(shù)。

3? ? ?PLC在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用前景

3.1? ?提高技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化水平

在信息技術(shù)發(fā)展作用下，數(shù)字信息化已成為一種趨勢(shì)，無(wú)法逆轉(zhuǎn)，為更好地利用PLC關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)編程進(jìn)行有效控制，要立足時(shí)代的發(fā)展需求，對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行不斷改進(jìn)和優(yōu)化，從而促使其更具網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化特點(diǎn)，并擴(kuò)大此技術(shù)的應(yīng)用范圍，滿足多行業(yè)的需求。PLC技術(shù)應(yīng)與DCS技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同優(yōu)化發(fā)展為新的控制系統(tǒng)FCS，保留原系統(tǒng)的優(yōu)良特性，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自主化。如此一來(lái)，數(shù)字化、智能化便得到了進(jìn)一步發(fā)展。

3.2? ?增強(qiáng)干擾性

當(dāng)前態(tài)勢(shì)下，企業(yè)面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈，從而對(duì)控制系統(tǒng)提出了更高的要求，尤其是系統(tǒng)安全性問(wèn)題上，為最大限度上滿足電氣工程的需求，嚴(yán)控產(chǎn)品質(zhì)量，保證系統(tǒng)安全性，就要采取措施，提高該技術(shù)的抗干擾能力。舉例而言，應(yīng)嚴(yán)控接地系統(tǒng)中接地點(diǎn)的分布情況，保證其分布均勻，并且依據(jù)實(shí)際接地情況，對(duì)屏蔽層進(jìn)行控制，若是信號(hào)源接地，屏蔽層要在信號(hào)側(cè)接地，若是其他情況，則屏蔽層和PLC接地。除此以外，為預(yù)防出現(xiàn)電網(wǎng)引入感染的問(wèn)題，可以考慮在系統(tǒng)電源處接入濾波電路，還可以安裝隔離變壓器。

在工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展的過(guò)程中，PLC技術(shù)必不可少，其最大優(yōu)點(diǎn)就是高效率，在實(shí)踐過(guò)程和應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行不斷優(yōu)化。如果工業(yè)環(huán)境非常惡劣，便會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，影響PLC技術(shù)的使用效果;在使用過(guò)程中，一旦出現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)的輸入或者輸出錯(cuò)誤，就會(huì)影響整個(gè)PLC系統(tǒng)的使用效果。所以，在以后的PLC技術(shù)研究發(fā)展中，應(yīng)重點(diǎn)提高抗干擾能力，保證設(shè)計(jì)、安裝準(zhǔn)確，減少工業(yè)環(huán)境對(duì)于PLC技術(shù)造成的不利影響，才能更好地應(yīng)用在電氣自動(dòng)化控制中。

3.3? ?改善應(yīng)用環(huán)境

PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)眾多，但是也有一定的限制，主要是對(duì)溫度有著極高的要求，現(xiàn)階段在我國(guó)的電氣工程控制系統(tǒng)中，所使用的是PLC系統(tǒng)，在其運(yùn)行過(guò)程中，最佳的溫度為0℃～55℃，為能夠充分發(fā)揮系統(tǒng)功能作用，要對(duì)控制系統(tǒng)外的環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，促使其能夠達(dá)到最佳溫度。具體措施有兩種：第一種是選擇通風(fēng)散熱性好的空間作為控制室，同時(shí)要與發(fā)熱元件保持一定的距離;第二種是遠(yuǎn)離易燃?xì)怏w，并且要避免其接觸到氯化氫等具有腐蝕性質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)。

4? ? ?結(jié) 語(yǔ)

PLC關(guān)鍵技術(shù)在不斷發(fā)展，在發(fā)展過(guò)程中也在逐步完善，在控制功能方面擁有顯著的優(yōu)勢(shì)，有著極強(qiáng)的安全性和可靠性，而且其控制功能十分齊全，并具有一定的抗干擾能力，將其用于電氣工程控制系統(tǒng)中，對(duì)電氣工程而言，有著重要的影響和作用，能夠推動(dòng)電氣工程的進(jìn)步和發(fā)展。因此，行業(yè)內(nèi)的相關(guān)人員要對(duì)其進(jìn)行深入探究，促使其功能更加完善，提升應(yīng)用效果。

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