嵌入式PLC在電氣自動化中的應用前景

摘要：隨著經濟的快速發展和科學技術的不斷進步，電氣自動化已發展到一個追求個性化、差異化的階段，傳統的PLC產品已經無法滿足更加細分化的市場需求，為了滿足這種需求，嵌入式PLC作為電氣自動化產品的新方向便應運而生。本文在對當前PLC技術和嵌入式技術的研究基礎上，將從電氣自動化的應用需要出發，通過對嵌入式軟PLC系統相關技術的優缺點和國內外PLC技術在電氣自動化方面的發展現狀進行分析研究，得出嵌入式PLC在電氣自動化的未來發展趨勢，為以后嵌入式PLC的研究提供一定的有益經驗。

關鍵字：PLC技術 電氣自動化 應用前景

一、引言

近年來，中國經濟進入持續快速發展時期，用電量持續高速增長，不斷出現電力供應緊張局面。為了應對此種局面，我國在電力系統建設上，不斷普及自動化技術，在應用領域，我們也不斷嘗試新興技術。例如，嵌入式PLC不斷在技術革新的今天與電力系統的聯系愈發緊密。下文將從嵌入式PLC技術與電氣自動化的相關聯系進行分析，得出其應用前景。

二、相關概念

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC，是一種基于數字運算操作的電子系統，它的應用范圍是主要針對工業環境的控制的。它的實質是以一個微處理器為核心，必須攜帶指令存儲器和輸入輸出接口，需要將自動化技術、計算機技術以及通訊技術綜合在一起的新型控制方式。裝置可編程序控制器(PLC)，因為它是簡單的程序，還有很好的適應能力、可控性等特點，目前已經取得了非常廣泛的應用。然而，隨著電氣控制技術的不斷發展，其局限性也不斷顯現：比如兼容性不高，計算能力不強，所以使用電腦硬件支撐平臺，并使用標準的軟件的基本功能，這一切PC是無法實現的，因為其缺乏PLC的實時性、堅固性和可靠性。

嵌入式PLC應用嵌入式技術為平臺，以加強其過程控制的操作能力，并提供開放的擴展結構，整合嵌入式板等特點，發揮PLC梯形圖語言優勢，也有PC的開放性，為對象控制提供了一個通用的開發平臺。本文在對各種PLC技術在國內和國外發展的分析基礎上，提出了一種基于嵌入式技術的PLC在未來電氣自動化領域的應用前景研究。

三、PLC技術的發展歷程及相關缺點

可編程控制器(PLC)誕生在上世紀60年代，并在很長一段時間內，可編程序控制器(PLC)作為電氣自動化領域的應用先驅，給電氣自動化和電氣控制設備提供了一個非常可靠的控制應用，其主要作用是其有能力為客戶提供安全、可靠的自動化和控制的應用以及更完整的解決方案來適合當前電力系統的不斷發展。

可編程序控制器(PLC)的應用一直延續到各行各業，由低到高，可以說是無所不在 ，其中在電氣控制領域，通過不斷改進和完善，以適應時代的變遷和市場的需求。1990年代后期以來，由于用戶對開放性強烈的需求和在信息技術的大力推動下，還有保護功能的前提下，可編程序控制器(PLC)用于現場總線網絡體系結構，利用開放的通訊接口，使PLC功能更加完善。其中，更完美的微、小型、大中型PLC將積分模塊化開發、結構更加靈活，價格更加低廉。

由于PLC的進一步廣泛應用， 也逐漸暴露出一些多樣化的缺點：電力系統控制任務和整合多層結構的環節，導致PLC技術不能滿足系統的高要求。可編程序控制器(PLC)是一個封閉的設備，只有在廠家才能進行改進；另外PLC的性能依賴于特定的硬件性能，應用執行依靠專用硬件芯片，因為這樣會導致硬件實現的系統功能不完全，這樣的開放前景也受到一定限制。同時也因為可編程序控制器(PLC)是專用系統，所以在事實上，因為其可靠性，所以PLC的部分功能不能通過嵌入式實時操作系統，就此嵌入式PLC也應運而生了。

四、嵌入式PLC在電力系統中的應用特點

嵌入式可編程序控制器(PLC)是一種超小型計算機系統，采用嵌入式操作系統，主要用于電力控制的智能現場儀表和控制，建立一個網絡的嵌入式平臺，是一個低成本的、穩定的、實時性和可擴展性、通用性好的軟PLC。

嵌入式PLC系統最顯著的優點是低功耗的、開放性好和功能齊全，它也有傳統的PLC和工業PC機(雖然其功能比較強大，但是對相應的硬件要求也很高，勢必造成資源的消耗增大)所沒有的一些特點：

(1)先進的高級控制。先進控制如模糊邏輯和神經網絡控制技術，不僅需要一個強大的浮點處理器，而且也有很多內存，嵌入式PLC剛好能滿足這些條件。

(2)通信接口。普通PLC系統與外界接口的設備大都為專用設備，且經常進行特切換，不同的應用程序之間差別也很大。嵌入式PLC因為其嵌入式的分布處理和網絡的需求，能滿足與標準的一個或多個網絡通信接口，但還需要提供適當的通信網絡和物理層協議軟件驅動軟件。

(3) 實時分析。嵌入式PLC可以收集從現場傳回的實時模擬或數字信號，這些數據的實時分析，能夠有效的檢測出故障狀態，比如訂單跟蹤和振動分析檢測機器運行狀況。

(4) 提高生產效率。一個共同的便攜式的控制器和綜合工程平臺使得能夠快速發展、實施和遷移項目。而且，因為它的開放性和靈活性，嵌入式PLC能夠提高多樣性的工作平臺來提高生產效率。

(5) 安全性高。PLC通過以太網數據包發送加密的，所以它無法有效防止黑客的破壞行為。嵌入式PLC所發送的數據包即可加密的，雖然這并不是最的因素要考慮，但未來勢必成為一個重要的安全方面。

與大型工業電力系統相比較，嵌入式PLC在家庭網關等低電壓電力控制方面也有它獨到的優勢：

(1)再接入方便快捷。低壓電力線系統可以依據于現有的電力基礎設施，再覆蓋面也是世界上最大的網絡線路控制系統，無需新建線纜，無需穿墻打洞，避免了對建筑物和公共設施的破壞。

(2)對使用環境的適應性強。無需添加新的使用設備，可以直接的利用室內原有的電源插座，安裝簡單、設置靈活，在電力設置上也無需修改原有線路。

(3)自動化程度高。可以實現電力公司的自動化抄表、配用電自動化、負荷控制、需求側管理等提供傳輸通道，同時電力線的增值服務上面也有很大的改進，從而在數據、話音、視頻、電力上面可以實現“四線合一”。

五、嵌入式PLC的應用前景

嵌入式PLC給原來電氣自動化帶來了革命性的變革，并伴隨著PLC技術的不斷發展，應用在電力系統中的嵌入式PLC逐漸進入一個新的應用領域。

嵌入式PLC已經被列入中國的國情研究項目的結果，并分為“一般PLC可編程序控制器(PLC)”、PLC芯片組，嵌入式PLC三大系列，由于其巨大的社會和經濟價值，嵌入式的可編程序控制器(PLC)將作為一個國家的研究計劃。到目前為止，基于嵌入式軟件平臺的可編程序控制器(PLC)產品，已經成功地應用于電力系統。隨著科學技術的普及和未來的需求，電力系統嵌入式PLC將進一步提高，而將為嵌入式PLC的信息革命創造更多的價值。嵌入式PLC控制系統雖然可以包含的目前工業控制的大部分功能需求，但是起應用范圍還是有一定的局限性的，將組態模型應用到實際電力系統的控制中，還需要的修正應用。所以嵌入式PLC控制系統需要進行組態結構，通過組態結構進行子系統的控制，繼續完善嵌入式PLC在電力系統中的應用。

六、結論

電力行業是國民經濟的基礎工業和經濟命脈，關系著國計民生，保證電力行業的正常運轉是維持國民經濟各項產業有效發展的基礎，同時電力生產也是國民經濟的重要一環，保障人民群眾各項基本民生的有序發展。

隨著經濟的不斷發展，經濟對電的需求的迅速增長，峰谷差也將繼續放大。對此，如果及時適當采用嵌入式PLC技術，必將為我國的電力事業帶來前所未有的變革。

各地根據自身的實際情況，應用嵌入式PLC技術，這樣我們才能在新的挑戰中立于不敗之地，并促進電力生產和國民經濟進一步持續健康地發展。

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