PLC技術在電氣自動化中的應用及發展分析

曹振馨

青海西部水電有限公司，青海海東 810800

1 PLC概述

1.1 PLC定義

PLC指可編程邏輯控制器，在工業控制中有廣泛應用。PLC在實際應用中可代替繼電器等實現邏輯控制，利用存儲程序執行相應指令，包含邏輯運算、順序控制、計數操作等。另外，PLC在實際應用中還可以利用模擬式或數字式輸入/輸出實現對不同類別機械的有效控制。PLC的硬件結構與微型計算機有非常大相似性，包含CPU、電源、存儲器、功能模塊、通信模塊等結構組成。

1.2 PLC特點

PLC系統中的輔助繼電器可代替傳統意義上的機械式觸電繼電器，利用內部邏輯關系連接方式有效取代了以往的導線連接方式。這種繼電器幾乎不存在節點變為時間，不需要對傳統繼電器返回系數進行細化考量。PLC在實際應用中有著快捷簡單、可靠安全、反應迅速等優勢，與傳統繼電器技術相比，其控制系統抗干擾能力強，可應用在不同的復雜工業環境，指令控制形式相對較為簡單，對現場操作人員的技術水平要求不是十分嚴格。另外，該系統功能完善，適用性強，應用在工業生產控制系統中可充分發揮出穩定、整體、優良的控制效果。

1.3 PLC工作原理

PLC技術在實際應用中包含輸入采樣、程序執行、輸出刷新三個不同階段，這三個階段為一個掃描周期。整個PLC系統工作過程中不斷重復這三個階段操作。第一，在輸入采樣階段，PLC依次掃描接收到的輸入狀態和相關數據，將其存儲至I/O映像區單元。程序執行和輸出刷新階段數據的變化不會影響到I/O映像區單元數據信息，因此，在脈沖信號數據方面，必須要保證其寬度在一個掃描周期以上，實現對所有數據的讀取；第二，程序執行，在這一階段，PLC按照順序對用戶程序進行掃描，用戶程序掃描過程中，先掃描左邊控制線路，之后按照相應的順序對控制線路展開邏輯運算，結合運算結果刷新邏輯線圈在RAM存儲區相對應狀態，或者執行其他相關操作；第三，輸出刷新，在完成程序執行后，PLC進入輸出刷新階段，CPU根據I/O映像區單元中儲存的數據對全部輸出鎖存電路進行刷新，之后驅動外設，實現真正的控制輸出。

2 PLC技術在電氣自動化中的應用

2.1 在公路交通系統中的應用

PLC技術在實際應用中有著非常強的環境適用性，還存在豐富定時器資源，在交通信號燈控制方面有著非常好的應用效果。PLC本身具備有通訊聯網功能，能夠實現對信號燈的全天候無人化管理，對區域內控制信號燈組合，統一管理控制，能夠有效減少行車等候時間，提高交通控制水平。另外，傳統公路收費站中不同車道在機電設備配置等方面存在非常明顯的差異，這些設備控制的主機可維護性及通用性差，維修使用不方便，本身具備有上位機和時鐘功能接口，能夠利用相關軟件編程等實現對霧燈、棚燈的智能化和無人化控制，與其他譯碼指令相結合，實現對數據的有效轉化，將其輸送至LED數碼管。利用PLC所開發的車道控制機有著非常強的維護性和通用性，設備使用穩定性和使用壽命有明顯提高。

2.2 在智能化中央空調中的應用

傳統繼電器電路實際應用中在復雜邏輯功能以及數字式控制方面難度非常大，建設相應的邏輯控制功能設計難度大，維修復雜，實際運行中容易有問題出現。隨著PLC技術的出現并應用，傳統繼電器逐漸被淘汰，具備有自診斷和聯網功能，控制系統使用和維護方便，有非常強抗干擾能力，能夠有效適應當前網絡結構，在中央空調冷凍系統方面可以取得非常好的應用效果。智能化中央空調中，上位機控制系統的運行需要執行工藝參數檢測、數據分析等功能，同時還需要實時采集相關運行參數，包含冷水出口溫度、閥門開度、故障報警信息等。PLC還能夠在線儲存重要信息長達10年，未來在智能化中央空調方面有著非常廣闊的發展前景。

2.3 在數控系統中的應用

以往機床所使用的電氣控制系統非常容易出現接線老化、接觸不良、觸頭電弧等問題，故障發生率高、能耗大、效率低，為了使數據系統自動化程度得到提高，將PLC技術應用在機床電氣改造中，通過PLC編程控制，能夠更好地發揮出監控和實時控制等方面功能，維護成本和能源消耗有明顯下降，提高電氣控制的邏輯控制水平。在數控系統中，存在較多控制方法，以往數控加工多選擇點位控制方式，應用PLC模塊，能夠實現對機床機械結構的簡化，生產效率有明顯提高。

2.4 在電力系統中的應用

電力系統中存在非常多輔助系統，很多系統工藝都離不開開關量控制和順序控制，隨著我國節能減排的不斷深化，電力企業的高產需要以提高效益和降低資源浪費為目標，在輔助自動控制水平方面要求非常嚴格，很多大型電力企業中利用PLC技術取代之前的繼電控制器，能夠在實現對工藝流程單獨控制的同時借助信息模塊實現對生產工作的有效協調。比如說在除灰系統中，包含輸送風機、加熱器、管道壓力等，能夠使電力系統除灰水平有明顯提高，進而提升整個系統工作效率。

2.5 在火電廠中的應用

火電廠中PLC技術的應用包含順序控制、開關量控制、調速器控制和閉環控制等內容；首先，在順序控制中應用，火力發電系統中，順序控制和開關量控制方式在輔助系統工藝流程方面有著非常廣泛應用，尤其在節能要求不斷提高情況下，企業的發展一方面追求緊急效益提高，另一方面要最大限度減少能源消耗，生產過程中對車間自動控制水平要求越來越嚴格。很多大型火電企業PLC控制系統有著非常廣泛的應用，能夠有效取代以往的繼電器控制，隨著技術水平的不斷發展完善，PLC控制系統在實際應用中可以單獨控制工藝流程，同時還能實現對整個生產工作的有效協調。其次，在開關量控制中的應用以往的火電系統控制元件多選擇電磁繼電器，系統中電磁元件非常多，系統的穩定性和可靠性無法得到有效保證，同時受到接線復雜以及維修困難等因素影響，PLC應用越來越廣泛，系統穩定性能夠得到有效保證。在實際應用中系統能夠結合具體運行狀況發出正確信號，當系統有故障情況出現時自動分合閘。PLC系統在實際應用中還能實現對二次接線的簡化。為了使供電系統穩定性進一步提高，還可以將PLC作為備用電源使用，通過編程執行不同運行方式，接線簡單、成本低，有著非常高可靠性。再次，在調速器控制中的應用，當前調速器已經逐漸發展為計算機調速器階段，PLC控制系統包含墊子調節單元和轉速測控單元等不同單元，以此來實現對調速器調節規律、轉速測量等方面的控制。最后，在閉環控制中的應用，火電廠有較多的泵類設備，這些泵類設備啟動方式包含自動啟動、手動啟動和現場控制箱啟動等方式，應用PLC系統，PLC內順控模塊可以結合泵的持續運行時間將其分為主用泵和備用泵。當前火電廠泵類控制包含有常規控制和PLC控制不同控制方式，維持泵的持續穩定運行。

2.6 其它方面的應用

為了確保電氣自動化發展狀況良好性，增加其發展中的技術含量，則應注重PLC的應用。具體表現為：（1）為了保持電氣自動化中倒閘控制操作有效性，則需要通過對可編程控制器PLC的考慮，確保其作用下的倒閘操作控制有效性；（2）為了使啟停風機、加熱器實踐中能夠得到有效控制，則需要重視PLC的應用，優化風機啟停過程控制功能的同時確保加熱器運行中控制工況良好性。

3 PLC技術在電氣自動化中的發展趨勢

3.1 PLC技術向著數字化、網絡化方向發展

當前電氣自動化控制中DCS等技術不斷發展，提升空間逐漸減少，缺乏足夠的后續發展潛力。PLC技術的出現能夠與DCS技術有效結合在一起，相互結合，取長補短，發展成為一種新的FCS控制系統。FCS系統不僅有原有系統所具備的各類優勢，同時還能更好地促進工業生產自動化技術的發展進步，實現對自動化技術的優化和完善，未來該技術在實際應用中所發揮的功能將越來越全面。

3.2 提高PLC技術抗干擾性和可靠性

電氣自動化在實際應用中如果生產環境比較惡劣，或者存在非常強電磁干擾，將非常容易使PLC控制系統在運算以及控制方面出現偏差，甚至某些重要生產環節出現錯誤，進而對工業生產的正常開展產生嚴重影響。提高PLC系統可靠性和抗干擾性，不僅能夠在惡劣生產環境中有效應用，同時還能提高設計環節、安裝環節的有效性，降低各類負面因素所產生的影響，更好地發揮出PLC技術的作用和價值。

4 結語

PLC在實際應用中有著快捷簡單、可靠安全、反應迅速等優勢，與傳統繼電器技術相比，其控制系統抗干擾能力強，可應用在不同的復雜工業環境，在電氣自動化中應用越來越廣泛，為了更好地促進PLC技術的發展，還需要對其技術進行改進和完善。未來PLC技術的應用需要不斷提高其抗干擾能力以及可靠性，結合科學技術發展需要，與FCS系統等相結合，提高PLC技術的數字化和網絡化發展水平。