劉海楓

（武漢輕工大學(xué)， 湖北武漢 430048）

0 引言

當(dāng)電力系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， 電氣設(shè)備發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對電力的生產(chǎn)、運(yùn)輸效率可產(chǎn)生直接影響?，F(xiàn)階段，隨著自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展、更新速度不斷加快，讓各種自動(dòng)化技術(shù)也開始被應(yīng)用于電氣設(shè)備控制中， 通過這部分技術(shù)的支持，電氣設(shè)備的改造升級得以順利實(shí)現(xiàn)，除了控制功能得到了加強(qiáng)外， 也充分保障了其運(yùn)作的安穩(wěn)性。 由于PLC 技術(shù)自身優(yōu)勢突出，且具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集功能和自動(dòng)邏輯控制功能， 故其在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的運(yùn)用前景非常寬廣，重要性不容忽視。

1 PLC 技術(shù)的定義與原理

PLC 中文含義即可編程邏輯控制器， 近年來在工業(yè)自動(dòng)化控制中得以非常廣泛的運(yùn)用， 屬于自動(dòng)化數(shù)字電子系統(tǒng)。 PLC 包含了可編程儲(chǔ)存模塊， 能夠完成邏輯運(yùn)算、自動(dòng)控制、算術(shù)運(yùn)算等相關(guān)指令，CPU 屬于其核心組成部分， 與電子計(jì)算機(jī)CPU 功能基本一致， 提供信息處理，控制信號輸出等功能[1]。 PLC 系統(tǒng)涉及到信號輸入、中央處理器以及信號輸出三個(gè)模塊。 輸入模塊的主要作用是對外部傳感器又或是開關(guān)輸入的信號進(jìn)行采集， 并對其做轉(zhuǎn)換處理，使之成為數(shù)字信號，之后再向中央處理器輸入。 而中央處理器的的任務(wù)是對輸入信號進(jìn)行處理，將編寫的控制程序聯(lián)系起來展開邏輯運(yùn)算、處理，接著向輸出模塊輸出結(jié)果。 然后，輸出模塊需轉(zhuǎn)換輸出信號，使之以控制信號的形式呈現(xiàn)， 進(jìn)而完成對各類工業(yè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的控制。 PLC 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)較多，包括高可靠性、高安全性、高穩(wěn)定性、易編程等，所以在各種工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中得到了較多應(yīng)用。

2 電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中使用PLC 技術(shù)的作用

2.1 有助于提高準(zhǔn)確性以及安全性

在通過傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中， 耗費(fèi)的人力、物力往往較多，且在這一過程中也不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。 而借助PLC 技術(shù)，則能夠準(zhǔn)確處理、傳遞數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而使人工作業(yè)的難度降低，促進(jìn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的提升。同時(shí)因?yàn)榻档土巳斯るy度，相應(yīng)的也就減少了出現(xiàn)人為失誤的概率， 讓電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性和高效性均得到了顯著提升。在工業(yè)發(fā)展過程中，通過將電氣設(shè)備自動(dòng)化控制與PLC 技術(shù)充分融合， 有助于電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)更好地抵抗干擾， 就算身處極為復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境中，電子設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)也能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)行業(yè)高效生產(chǎn)。 除此之外，不斷提高的科技水平，在一定程度上也完善了PLC 技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化了其功能，為電氣設(shè)備自動(dòng)化的良好發(fā)展提供了充足保障。

2.2 促使操作向著簡便和穩(wěn)定的方向發(fā)展

通過比較能夠發(fā)現(xiàn)， 傳統(tǒng)的電氣設(shè)備除了運(yùn)行復(fù)雜外，也具有繁瑣的操作步驟，這樣一來也就讓人工作業(yè)的壓力增加了， 使工作人員難以適應(yīng)快節(jié)奏的生活需求[2]。但通過對PLC 技術(shù)予以利用， 便讓這一問題得到了有效解決。該技術(shù)經(jīng)計(jì)算機(jī)完成對操作指令的傳達(dá)，如此就將操作簡化了。且因?yàn)槠鋵儆谝环N獨(dú)立生產(chǎn)技術(shù)，自身性能優(yōu)勢已能夠滿足電力設(shè)備行業(yè)的發(fā)展需求。 但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中， 電力設(shè)備的使用極易受到電磁干擾的影響，再加上操作人員的知識水平不高，因而也就讓電力設(shè)備最終的應(yīng)用效果大打折扣。因而在具體發(fā)展時(shí)，應(yīng)著重提高該技術(shù)的穩(wěn)定性與高效性， 以充分保障電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的應(yīng)用效果。

2.3 有利于電氣設(shè)備自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)多功能運(yùn)用以及網(wǎng)絡(luò)化使用

在實(shí)現(xiàn)多種電氣設(shè)備快速運(yùn)轉(zhuǎn)方面， 傳統(tǒng)的控制處理方式是無法做到的，因而急需采用PLC 技術(shù)。其功能特性較多，可為諸多電氣設(shè)備的安全、高效運(yùn)行提供充分保障，滿足國民生活需求。 在電氣設(shè)備自控中運(yùn)用該技術(shù)，可確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。借助這一方式，形成一套控制現(xiàn)場總線的系統(tǒng)，這樣不僅能夠嚴(yán)格控制生產(chǎn)作業(yè)流程，還可對儀表進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)智能化和網(wǎng)絡(luò)化改變，最終提高電氣設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)水平，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化生產(chǎn)，積極推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3 PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

3.1 PLC 技術(shù)在順序控制中的應(yīng)用

對于順序控制系統(tǒng)而言， 近年來PLC 技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，基于實(shí)踐案例分析可以了解到，PLC 技術(shù)能夠?yàn)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)提供有力的技術(shù)支持。 為促進(jìn)生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)效性不斷提高，越來越多的企業(yè)紛紛推廣普及自動(dòng)化技術(shù)，而借助于PLC 技術(shù)的運(yùn)用可以在很大程度上增加企業(yè)的經(jīng)營利潤。在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)過程中，依托于PLC 技術(shù)對生產(chǎn)線進(jìn)行順序控制， 合理高效的順序控制不單單有助于生產(chǎn)作業(yè)效率的提升，還可以有效降低生產(chǎn)成本。較為典型的是PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備控制中的運(yùn)用， 工作人員僅僅在監(jiān)控室就能夠進(jìn)行相關(guān)操作。一般來說，控制模塊選擇分層架構(gòu)，通常涉及到遠(yuǎn)程控制設(shè)備、傳感器以及主控制設(shè)備， 工作人員通過遠(yuǎn)程下發(fā)指令的方式來完成各項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)，從而對電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化控制。 和過去的控制技術(shù)比起來，PLC 在電氣設(shè)備順序控制中的普及運(yùn)用， 不單單能夠讓各類電氣設(shè)備始終保持在安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，還可以降低生產(chǎn)作業(yè)成本，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益不斷提升[3]。與此同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)控，工作人員可以對順序模塊進(jìn)行優(yōu)化。 PLC 技術(shù)在生產(chǎn)活動(dòng)過程中的運(yùn)用，例如說對原料抓取設(shè)備而言，在過去工作人員往往會(huì)對進(jìn)行抓取的原料予以判定， 隨后按下啟動(dòng)按鍵，變頻器隨之開始啟動(dòng)，傳送帶進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，依靠傳送帶將原料直接傳輸?shù)綑C(jī)械手臂下方區(qū)域， 隨后機(jī)械手臂上設(shè)置的傳感器感應(yīng)到貨物原料，執(zhí)行抓取動(dòng)作，成功抓取后按照既定程序進(jìn)行送料。 PLC 技術(shù)在上述生產(chǎn)活動(dòng)中運(yùn)用之后，工作人員按下啟動(dòng)按鍵后，電信號直接傳輸?shù)絇LC 系統(tǒng)，隨后傳送到中央處理器，進(jìn)行信號處理后發(fā)出指令，PLC 系統(tǒng)能夠把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹醒胩幚砥餍盘杺鬏數(shù)綑C(jī)械手臂，進(jìn)而自動(dòng)完成整個(gè)抓取流程。

3.2 PLC 技術(shù)在閉環(huán)控制中應(yīng)用

控制系統(tǒng)泵類電機(jī)啟動(dòng)中的應(yīng)用一般來說包括自動(dòng)啟動(dòng)與手動(dòng)啟動(dòng)、旁屏手動(dòng)啟動(dòng)等類型，而借助于PLC 的普及運(yùn)用可以讓系統(tǒng)內(nèi)部控制模塊在進(jìn)行啟動(dòng)的過程中保障其處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，可以對主備用泵合理選擇，依托于手動(dòng)啟動(dòng)僅僅對作業(yè)現(xiàn)場開關(guān)實(shí)施控制， 同時(shí)結(jié)合相關(guān)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)間來準(zhǔn)確選擇是否開啟或關(guān)閉設(shè)備。對于實(shí)踐作業(yè)而言，能夠?qū)LC 技術(shù)運(yùn)用到閉環(huán)控制過程中，不單單可以保證閉環(huán)控制的運(yùn)行效率，還可以確保相關(guān)設(shè)備機(jī)器能夠處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)， 降低資源的消耗與浪費(fèi)。 PLC 技術(shù)能夠選擇多元化的方式來對電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制， 手動(dòng)控制要求PLC 調(diào)控電氣設(shè)備的基礎(chǔ)上對閉環(huán)控制轉(zhuǎn)換予以科學(xué)控制， 從而更加高效化地控制設(shè)備運(yùn)行[4]。 對于電氣設(shè)備的閉環(huán)控制而言，借助于PLC 技術(shù)還可以非常準(zhǔn)確高效地獲取設(shè)備實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度， 以幫助作業(yè)人員第一時(shí)間掌握設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，從而參考所收集到的各類參數(shù)展開深入分析，根據(jù)作業(yè)需求對電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施有針對性的調(diào)控， 進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化高效化控制的目的。 在具體運(yùn)用中，PLC技術(shù)打開電氣設(shè)備的動(dòng)力泵， 其中涉及到的各個(gè)部件根據(jù)動(dòng)力泵作業(yè)系統(tǒng)開展運(yùn)轉(zhuǎn)測速， 讓獲取到的參數(shù)信息準(zhǔn)確率進(jìn)一步提升， 作業(yè)人員在執(zhí)行各項(xiàng)指令的過程中對PLC 技術(shù)進(jìn)行調(diào)整， 如此才能夠更加合理地確定主備用泵?；谑謩?dòng)控制的旁屏作業(yè)模式而言，要求在作業(yè)現(xiàn)場對開關(guān)進(jìn)行靈活調(diào)整， 從而讓動(dòng)力泵啟動(dòng)后可以盡快達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，同時(shí)應(yīng)全面掌握動(dòng)力泵的作業(yè)狀態(tài)，明確主備用泵各自的運(yùn)用模式。總而言之，在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中運(yùn)用PLC 技術(shù)， 在確保生產(chǎn)活動(dòng)效率的基礎(chǔ)上還能夠充分利用該技術(shù)的優(yōu)勢與價(jià)值， 讓電氣設(shè)備真正實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行。

3.3 PLC 技術(shù)在開關(guān)量控制中的應(yīng)用

基于開關(guān)量控制的角度而言， 借助于PLC 技術(shù)能夠?qū)﹂_關(guān)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位監(jiān)測， 如此便能夠在出現(xiàn)短路或者其他故障異常后第一時(shí)間進(jìn)行處理， 防止事故后果擴(kuò)散， 同時(shí)PLC 技術(shù)在運(yùn)用之后不會(huì)對繼電器正常運(yùn)行產(chǎn)生影響， 確保繼電器穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的優(yōu)化處理[5]。 近年來電氣自動(dòng)化技術(shù)持續(xù)更新，開關(guān)點(diǎn)數(shù)量不斷增多， 在這樣的情況下必然會(huì)對實(shí)際控制效率帶來阻礙， 此時(shí)以PLC 技術(shù)為核心的電氣系統(tǒng)云平臺能夠提供統(tǒng)一控制功能， 根據(jù)電氣設(shè)備的具體需要進(jìn)行有針對性的操作，也能夠有效防止發(fā)出錯(cuò)誤指令，防止指令相互矛盾。比如說提升機(jī)系統(tǒng)控制，從信號輸入位置發(fā)出請求，于井口或者井底區(qū)域，作業(yè)人員只需要按下開關(guān)便可以第一時(shí)間發(fā)送開車信號，當(dāng)檢測到符合開車標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，駕駛?cè)怂砷_制動(dòng)手柄， 高壓換電器基于PLC 控制下獲得電能，再向主電動(dòng)機(jī)繞組傳遞高壓信號，當(dāng)順利獲取信號后打開轉(zhuǎn)子電阻，把8 段電阻切除，最終依靠自然機(jī)械特性加速運(yùn)轉(zhuǎn)。交流提升機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)下，主電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)編碼器運(yùn)動(dòng)，輸出2 列a/b 相脈沖，和PLC 計(jì)數(shù)器hsc0 的a/b 端進(jìn)行連接， 依靠hac0 計(jì)算后能夠得到提升機(jī)當(dāng)前所處區(qū)域，通過a 相脈沖和hac1 恒定時(shí)間的計(jì)數(shù)值可以實(shí)時(shí)掌握提升機(jī)運(yùn)動(dòng)速率。

3.4 PLC 技術(shù)在渦輪螺旋槳調(diào)速控制中的應(yīng)用

作為電氣設(shè)備的一種， 渦輪螺旋槳式水輪發(fā)電機(jī)在生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用較多，其中就包括中低水頭電站[6]。 為促進(jìn)這一發(fā)電機(jī)運(yùn)行水平的提升，需對其實(shí)施自動(dòng)化控制。因?yàn)樵摪l(fā)電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過程中， 往往會(huì)面臨水位波動(dòng)的挑戰(zhàn)，對此，工作人員可將其應(yīng)用情況聯(lián)系起來，對電氣參數(shù)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，并精細(xì)控制渦輪螺旋槳的速度，以確保其能夠適應(yīng)水位的變化，滿足實(shí)際使用的需求。不僅如此， 工作人員還應(yīng)對這一發(fā)電機(jī)應(yīng)用的特殊情況予以了解，合理開展自控工作。鑒于該發(fā)電機(jī)在具體應(yīng)用時(shí)受水頭聯(lián)合作用的影響較大， 故為了使之運(yùn)行水平得到保證， 便可借助手工組合葉片的方式來幫助其更好的適應(yīng)特殊情況。 除此之外，還可對PLC 單元進(jìn)行調(diào)整，將最合適的曲線擬合得到，從而加強(qiáng)控制渦輪螺旋槳速度，使該發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效果更為理想。

3.5 PLC 技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用

電力自動(dòng)網(wǎng)格系統(tǒng)可將電網(wǎng)調(diào)度水平提高， 使人們對電力資源的需求得到滿足。具體表現(xiàn)為：通過這一系統(tǒng)的作用，極易在發(fā)電廠、電網(wǎng)中心和下屬變電站區(qū)域科學(xué)有效的連接諸多設(shè)備， 進(jìn)而為電網(wǎng)調(diào)度活動(dòng)的順利開展提供有效保障[7]。 因?yàn)樯鲜鲭娋W(wǎng)調(diào)度均是自動(dòng)化開展的，因而可將人工操作減少，使人力資源成本得到有效節(jié)約。不斷發(fā)展的PLC 技術(shù)， 使之在電網(wǎng)調(diào)度自控中得到了較多運(yùn)用，有助于電網(wǎng)調(diào)度效果得到強(qiáng)化。 之所以會(huì)這樣，主要是因?yàn)橥ㄟ^把PLC 技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，能夠?yàn)楦鞔笤O(shè)備的信號傳遞提供有力保障，確保電網(wǎng)調(diào)度均是按照既定的程序、要求等進(jìn)行的。為了將PLC 技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的潛力發(fā)揮到極致， 我們還需要做好抗干擾的工作，以免外部因素對其產(chǎn)生影響。其中需要深入了解哪些因素可能會(huì)影響PLC 技術(shù)正常運(yùn)行， 并將這些因素進(jìn)行分類[8]?？蒲薪Y(jié)果表明，強(qiáng)電干擾、柜內(nèi)干擾以及接地系統(tǒng)混亂干擾等不同的干擾類型都可能對PLC 技術(shù)的正常運(yùn)行造成影響。因此，我們需要針對這些不同的干擾類型，制定出相應(yīng)的抗干擾方案，以免其影響PLC 技術(shù)的正常運(yùn)行。比如可選擇遠(yuǎn)離干擾源的方式，來將強(qiáng)電干擾對PLC 技術(shù)的影響減小。

4 結(jié)束語

在電氣工程自控中，PLC 技術(shù)的優(yōu)勢眾多， 其在控制、監(jiān)測方面可做到高效且精準(zhǔn)，能夠?qū)㈦姎庀到y(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性不斷提高，使運(yùn)行成本有效降低。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快， 今后這一技術(shù)勢必會(huì)變得更加智能化、高效化、可靠化以及安全化，并在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括工業(yè)自動(dòng)化、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等，可以說在電氣工程自動(dòng)化控制中，PLC 技術(shù)是擁有十分廣闊的應(yīng)用前景的。