基于PLC 技術的電氣自動化分析

陳 軍

（廣東省嶺南工商第一技師學院，廣州 廣州510800）

1 PLC 技術及電氣自動化概述

和電氣工程有關計算機、實驗分析跟自動控制等電子領域實施研究的學科被稱為電氣自動化，電氣自動化發展方向計算技術和電器工業自動化間的相融合，隨著個人計算機、客戶端、互聯網及服務器發展，電氣自動化在工業領域發展也向分布式、信息化、開發化方向前進。 計算機技術重要分支PLC 技術又被稱為可編程序的控制器技術，它是在原來的繼電器邏輯控制技術的基礎上發展起來的，并為工業生產環境控制提供重要服務。 在工業生產方面，原來的電氣自動化系統中的電氣控制部分大部分用電氣連接線進這連接的，此種連接線的缺點是使用可靠性差、維護量大，當控制線路的距離比較長或線路復雜的時候，調試與安裝都很麻煩，并且對電氣線材消耗量也是非常巨大的，而PLC 技術的應用有效改變了原有控制系統的技術缺點，PLC 技術有較強的智能，能夠進行自我診斷功能，并能及時給出有關出故障信息，運用屏蔽、濾波及隔離等方法，用設置警戒時鐘、信息的恢復及保護、故障信息檢測等軟件方式，使PLC 增強了可靠性以及抗干擾的能力。PLC 使用方便、通用功能強，它的控制程序能夠根據需要進行改變，不僅具有計時、計數、邏輯運算、順序控制等功能，還具有通信、人機對話、功率驅動及等功能。PLC 技術大多運用梯形圖的編程方法，具有較為直觀清晰的線路，經過閱讀PLC 手冊或者進行短期培訓，有關技術人員就可在較短時間里掌握編程控制程序， 運用軟件取代繼電器，大大低了安裝接線的工作量，降低了功耗減輕了、重量、增強了抗干擾能力，有效促進了電氣自動化工程的快速發展。

2 PLC 原理

輸入采樣、程序執行及系統輸出刷新是PLC 原理的三個階段，在輸入采樣這個階段里，PLC 會運用掃描的方法讀取采樣數據， 并把讀取數據存入I/O 映像區里對應單元，當輸入數據后，立即會轉入并且執行用戶程序的輸出刷新指令，在這一階段里，輸入數據的狀態會產生變化，可I/像區所處理的單元接收數據是不會產生變化的。 如果輸入的方式是運用脈沖信號由于該信號具有寬度應比掃描周期大的特點，就可以確保無論任何情況下所輸入信息都會被讀入；在程序的執行過程中，PLC 的執行順序是按照從上到下的順序對用戶進行掃描的，掃描過程中，依照固定線路、順序來運算，掃描順序還按照是從上到下、自左到右的順序進行的，由程序各觸電來組成掃描的線路，掃描后得出運算的結果，根據運算結果對存儲區狀態或者I/O 映像狀態進行操作刷新，用這種方式確定用戶程序里的處理指令是否執行；系統輸出的刷新階段所完成操作是PLC 完成用戶程序后所進行的刷新操作，在刷新的過程中，系統CPU 會根據I/O 映像狀態與前階段輸入數據先鎖存電路，完成這一程序后，再完成其他外設驅動，至此PLC 才算真正完成了任務。

3 電氣自動化應用中的PLC 技術

隨著PLC 技術的不斷發展以及供應量的增加， 在工業自動化的生產過程中，廣泛應用了PLC 技術，如電力系統、數控系統、煤礦系統及空調制冷系統等領域，PLC 技術的應用讓這些領域的設備運行更加安全可靠。

3.1 PLC 在電力系統中的應用

電力系統中，有許多輔助系統，像水處理、輸煤、除灰及除渣等系統，很多系統的工藝流程需要有順序控制或開關量控制，隨著國家節能減排計劃的不斷深入，在此行業生產過程中把提高效益、降低資源的損耗制定為企業管理的最終目標，這就對輔助自動控制水平提出較高要求，把輔助系統的能耗降到最低點，所以現在許多大型火電企業中的輔助系統把原來的繼電控制器運用了PLC 技術進行替代。 PLC技術不僅能獨控制某工藝流程，還能運用系統中的通信總線以及信息模塊對整個企業生產工作進行協調。 減少了生產中的失誤，既節約了能源，又提高了勞動效率。 輸煤系統對電力企業生產效率及環境起著決定作用，輸煤系統主要由現場傳感器、主站層及遠程IO 站所組成，主站層一般情況下設置在系統中的集控室內， 并且通過遠程IO 站以及光纖通訊總線進行連接， 而二次控制電纜連接遠程的IO 站跟輸煤傳感器。集控室是以帶聯鎖、自動控制及解除聯鎖為輔的，運行人員在控制室里可通過顯示屏實現系統設備控制以及對生產運行的監視。對于開關量的控制現在主要是用軟繼電器替代了實物元件，這種改變有效提高了開關控制器可靠性、 準確性，PLC 系統的運用還簡化了二次接線以及輔助開關的數目，降低了工作人員維護及檢修的工作量。 除灰系統的主要控制對象有加熱器、輸送風機、倉泵、管道壓力及卸灰裝置等，其結構則是由PLC、傳感器、主控柜及二次儀表等構成，這種配置有效提高了電力系統的除灰能力，從而提高了電力系統工作效率。

3.2 PLC 技術在數控系統中的應用

原來機床所運用的是繼電器、接觸器、電氣控制系統，這種系統在運行中容易產生觸頭接觸不良、觸頭電弧及接線老化等問題，并且還有故障高、效率低、維修大及能耗高等缺點，對機床電氣部分運用PLC技術給予改造，運用PLC 編程控制，有效實現對機器運行的實時控制及監控等功能，降低了運行中的能源消耗及維護成本，使機床的電氣控制向著邏輯控制及數字控制轉變。數控系統里的控制方法是比較多像點位控制、直線控制等，點位控制主要運用在一般加工中，如孔加工機床，PLC 模塊的介入簡化了機床機械結構，克服了能耗高、故障高、及壽命低等缺點，有效提高了生產效率。

3.3 PLC 的空調冷凍系統應用

冷凍系統是空調制的冷重要組成部分， 控制方式主要有數字、繼電器及PLC 三種制冷系統控制， 最早的繼電氣控制系統結構較為復雜，能量消耗也較大，容易導致故障發生，此種系統已逐漸被淘汰；繼后的直接數字控制的優點是系統智能化， 缺點是自身抗干擾能力較弱，分級分步機構的應用也有一定局限性，而且應用范圍局限性較大；而PLC 在此方面運行具有較大可靠性，它的維護也較為簡單、方便，抗干擾性也比較強，PLC 可以應用在很多領域， 特別是在新型高速的網絡結構中，其優點得到了充分體現

4 結語

PLC 技術具有操作簡單、抗干擾和適應能力強、可靠性與安全性高、結構靈活等特點，在電氣自動化中發揮的作用也越來越重要。隨著我國的科技的不斷進步，PLC 技術的功能將會更加全面， 應用范圍將會更加廣泛，對未來不同工業環境及不同場合的適應能力也將會逐漸增強， 相信在未來PLC 技術必將會成為工業及企業電氣自動化中的主要角色，起到不可替代的作用。

［1］陳鏡波.PLC 技術在電氣自動化中的應用[J].機電信息，2013(9).

［2］王寧.對PLC 技術在電氣自動化系統中的應用研究[J].中國新通信，2013(4).

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