PLC在電氣自動化控制中的應用研究

汪美鵬

摘要：在電氣自動化控制系統方面，我國的研究水平相對較低，在該系統中普遍運用著電氣連接線，這種連接存在諸多的不足，在安全、質量與維護等方面均不能滿足系統的要求，極易影響系統的有序運作，為了解決上述問題，本文將研究基于PLC 的電氣自動化控制，旨在保證系統的正常運行，促進相關企業的穩步發展。

關鍵詞：PLC 電氣自動化控制 應用

前言

PLC 在電氣自動化控制中的應用，結合繼電接觸控制技術、PLC 系統和計算機技術，通過控制器可編程序實現內部存儲的控制、記錄和運行等操作指令，為電氣自動化控制提供可靠的技術支持和保障，徹底改變了傳統電氣控制系統內部接線復雜、可靠性地、耗能高等問題，推動我國工業發展的轉型和健康發展。

一、PLC 的定義及特點

1、PLC 的定義

PLC 即可編程邏輯控制器，是一種數字運算操作的電子系統，它是專門為在工業環境應用而設計的。PLC 采用一類可編程的存儲器，用于內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、計數等很多指令，并且通過數字或者是模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或者生產過程。

PLC 簡單來說，就是一種計算機，它的結構構成包括： 電源、CPU、系統程序存儲器、接口電路、功能模塊還有通信模塊。電源起著很重要的作用，假如電源出現問題，那么整個系統都無法工作，因此，在PLC 的生產過程中，對電源的制作應該是十分謹慎的。電源的特殊性，要求平時的電壓只能在很少范圍內波動，除此之外還必須確保電源和交流電網有效融合。CPU 是系統的大腦，它對PLC 的控制系統也起著很重要的作用，整個PLC 系統中的數據都由CPU 處理。CPU 的主要工作就是將寄存器的數據傳到對應的輸出裝置中。系統程序存儲器就是存放應用軟件的存儲器。

接口電路的主要工作就是輸入和輸出數據，不同的接口電路是用不同的接口組合成的。功能模塊包括計數、定位功能模塊。通信模塊有三個階段工作： 輸入采樣階段、用戶程序執行階段和輸出刷新階段，這三個階段的工作緊密結合。

輸入采樣階段是PLC 技術的工作基礎階段，主要是運用PLC技術把所有的輸入狀態和數據完成掃描操作，將它們存入各個相應的單元內，等到掃描采樣工作結束之后，就可以進行用戶程序的輸出準備工作。在輸入采樣階段，應該保證該輸入信號的寬度超過一個掃描周期，這樣才能保證信號輸入就能夠被準確讀入。用戶程序執行階段，PLC 是按照從上到下的順序依次開展掃描工作的，在用戶掃描工作開展過程中，應該按照梯形圖的形式進行掃描。應該用邏輯運算方式將各個對應位點進行合理掃描，這樣做才能夠保證該程序執行階段的梯形圖所具有的特殊指令可以順利完成。上一個掃描程序結束后，就需要進行輸出刷新階段的工作，在這個工作階段，通過將所有的數據刷新和輸出電路，再通過輸出電路驅動的外設輔助操作，實現PLC 的順利輸出。

2、PLC 的特點

PLC 在其發展應用的過程中，有著很獨特的優勢和特點。PLC 有著很多的功能，性價比很高。第一，PLC 是采用內部已經定義的各類輔助繼電器的節點變位實踐，從而將其作為一種理想的變位實踐，那么在其工作過程中，所要考慮的運行狀態就比較簡單。第二，程序易懂、操作簡單是PLC 最顯著的特點，對PLC 系統的操作過程是很簡單的，可以減少操作人員的工作量，提高工作效率和工作質量。第三，硬件的配套很完整，對工作的適應性較強。在應用過程中，功能特性完善，實用性較強。第四，PLC 可靠性非常高，運行過程中的系統抗干擾能力非常強，能夠被廣泛應用到各種復雜的工業程序中。第五，維修簡單，由于PLC 系統的本身就有著自我診斷功能，因此PLC 發生故障率是很低的。

二、PLC 在電氣自動化控制中的應用

PLC 技術最初多應用于工業生產的電氣自動化系統中開關量的控制方面，但當時的的監控能理還較弱，處理數據的效能也較低，服務效能還需要不斷完善與提升，但隨著科學技術的支持以及工業生產改革的深化，PLC 技術不斷更新與完善并得到更加廣泛的應用與發展，PLC 在電氣自動化控制的具體應用，主要表現在以下幾個方面：

1、順序控制

順序控制與開關量控制是電力自動化輔助系統的主要工藝控制方式，降耗增效是該行業生產隨著節能減排要求的提高而越加關注的重點，所以對生產過程中的自動控制水平的要求也不斷提高。PLC 取代繼電控制器而在電力自動化輔助系統的控制方面發揮重要作用，不僅實現了對單獨工藝流程的控制，而且在通信總線連接與信息模塊的協調配合下，還可以實現對全長生產工作的協調與控制。而電力自動化系統從人力控制到強電控制，最后在計算機技術等先進技術的支持下，實現了現在的自動化控制，輸煤系統的控制系統決定其系統優劣，進而嚴重影響著電力自動化的應用效果。應用PLC技術的電力自動化系統包括人機接口與PLC 構成的主站層、遠程IO站及現場傳感器這三層的網絡結構，置于系統集控室的主站層與遠程IO 站通過通信總線實現連接，而通過二次電纜，遠程IO 站實現與傳感器的連接。通過集控室內主站層的PLC 系統，只需通過控制室的顯示屏，工作人員就可實現對整個系統運作的監控。

2、開關量控制

傳統控制系統的采用大量電磁性繼電器等電磁元件，因此，大量的觸點故障降低了系統的可靠性，而且傳統控制系統本身還存在著接線復雜等問題，而應用PLC 技術的自動化控制系統的運行，只需通過取締大量實物元件的軟繼電器便可實現，不僅大大提高了系統可靠性，而且系統本身的功能齊備且維修簡便，在簡化二次接線的基礎上，還取消了對專門閃光電源的配備需求。PLC 控制系統不僅可以降低系統輔助開關數目，而且還可以集中顯示多臺斷路器的信號并實現集中控制。備用電源自動投入裝置在火力發電系統中的應用大大增強了系統的可靠性，而為了優化對該類裝置的合理控制，基于PLC技術的備用電源自動投入裝置廣泛應用與電業局生產中，系統的運行方式可以通過編程的修改與調整來實現，而系統本身還具有邏輯判斷與數據處理能力，另外還提高了系統的抗干擾能力，擴大了適用范圍，落實了系統的高效可靠運行的實現。

3、閉環控制

系統中的泵類電機啟動有不同種方式，主要有自動啟動、現場控制箱手動啟動及機旁屏手動啟動等，通過應用PLC技術的的自動啟動方式，PLC 內的順控模塊可在泵開機時，基于泵的累積運行時間來進行主備用泵的選擇。而通過機旁屏手動啟動方式，泵啟動時只需要進行現場開關的調節便可是下，并根據每臺泵的運行時間長短來決定主備用泵的啟動或關閉，只是要進行現場操作的話，開關需要調至"調速器手動"檔位才可以進行。目前PLC 控制系統與常規控制系統的配合使用時電力自動化系統運行中較為常用的控制方式，常規控制系統是作為PLC 控制系統的補充而存在的，是泵類電機控制的安全回路，也就是說，PLC 在發生故障而停止運行的時候，也會有常規控制系統繼續保持泵類電機的持續正常運行，確保系統生產的持續高效。電力自動化系統中的調制解調器的應用，對于提高系統運行的可靠性而言具有重要意義，實現了生產效率的有效提高。應用PLC 技術的控制系統主要包括三個構成單元，即電子調節單元、轉速測量單元及電液執行單元，而這三個個構成單元又分別實現了對調制解調器的調節規律的形成、轉速測量及導水機構的驅動的有效控制。

結束語

總之，PLC 應用于電氣自動化領域中發揮著強大的功能，需要特別注意的就是PLC 的生產質量，以充分保障其性能。而隨著社會發展和科技進步，對PLC 的要求必將越來越高，只有不斷進行技術研發和完善、精進，才能順應時代發展的趨勢，從而獲得長足穩定的發展。

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