電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)研究

吳惠娟

（江蘇省常州市武進職業(yè)教育中心校，江蘇常州213000）

0 引言

可編程控制器簡稱PLC，其利用存儲邏輯，實現(xiàn)了對外部接入結(jié)構(gòu)的有效簡化，相較于傳統(tǒng)接線控制，效率更高，且維修與優(yōu)化較為方便，對于控制系統(tǒng)的升級與改造有著極高的應(yīng)用價值，且其中編寫的程序也可根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)需求及時進行調(diào)整，能夠有效滿足生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)中的多項需求，實用價值顯著，在電氣控制系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用。

1 PLC特點分析

（1）結(jié)構(gòu)簡單。PLC實現(xiàn)了傳統(tǒng)接線邏輯的優(yōu)化，具有高度集成性，可依托于簡單的接口以及多種符號完成對參數(shù)設(shè)定的表達，可操作性極強，應(yīng)用技巧很容易被操作人員所掌握，只需掌握簡單的編程邏輯就可實現(xiàn)對PLC的高效應(yīng)用。另外，其在設(shè)計的過程中，可結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求，完成對控制器體積的調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單可靠。

（2）抗逆性強。PLC技術(shù)利用集成電路，結(jié)構(gòu)可靠性較強，多選用抗感染電路技術(shù)，且集成了監(jiān)控報警器，其本身就具備較強的抗干擾能力，且依托于報警器，其在運行異常或產(chǎn)生故障的情況下，就會及時發(fā)出警報。PLC相較于傳統(tǒng)繼電裝置，更適用于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，此外可利用編寫針對性程序?qū)崿F(xiàn)對外部連接設(shè)備的有效監(jiān)控與診斷，安全性與穩(wěn)定性較高[1]。

（3）易于維護。PLC的存儲邏輯設(shè)計方法有效簡化了內(nèi)外部結(jié)構(gòu)，反應(yīng)靈敏性強，且結(jié)構(gòu)相對簡單，并設(shè)置有診斷與報警裝置，這就為后期維護工作的有效開展提供了極大的便利。另外，由于其程序可及時修改，故有利于后期改造，能大幅降低檢測與維護成本。

（4）語言模塊化。PLC電子芯片的編程具有極高的模塊化特點，可采用多種語言進行控制，以此為基礎(chǔ)，編程人員只需利用熟悉的語言就可完成程序編譯，不需要耗費大量時間再去學(xué)習(xí)專門的編程語言。另外，PLC不需要外接線與終端連接，指令下達與傳輸速度極快，對語言的識別能力極強。

2 電氣控制與PLC技術(shù)的融合性

PLC體積小，重量輕，對環(huán)境要求不高，電氣控制裝置組裝簡單，可實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)與功能的集成。PLC技術(shù)目前已經(jīng)在電氣控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，融合了先進的抗干擾技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。利用PLC組建外源設(shè)備的檢測系統(tǒng)，可實現(xiàn)對外部連接設(shè)備運行狀態(tài)的動態(tài)化監(jiān)控，并及時發(fā)出錯誤與故障警報，應(yīng)用與研究價值顯著。本次對電氣控制與PLC技術(shù)的融合研究主要從傳輸過程及控制系統(tǒng)兩方面入手。

2.1 傳輸過程的融合性

PLC在電氣控制系統(tǒng)采樣階段，主要通過掃描完成輸入狀態(tài)與數(shù)據(jù)的采集，并將其存儲到對應(yīng)的單元中，隨即通過編寫程序完成對數(shù)據(jù)的輸出與刷新，該過程I/O映像區(qū)域中對應(yīng)單元的數(shù)據(jù)與狀態(tài)將維持在穩(wěn)定狀態(tài)[2]。此后，通過操作人員編寫程序的處理，可利用多個觸點形成控制線路，并完成相應(yīng)的邏輯運算。在指令執(zhí)行的過程中，I/O映像區(qū)數(shù)據(jù)、狀態(tài)仍保持不斷，但輸出點及軟設(shè)備的狀態(tài)及數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生變化。

2.2 控制系統(tǒng)的融合性

電氣控制系統(tǒng)中使用PLC能夠替代原本的繼電裝置，有效實現(xiàn)對原有控制功能的進一步擴展，擴大電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。PLC不光可應(yīng)用于獨立的設(shè)備中，同時在生產(chǎn)線以及組合設(shè)備中也有極高的應(yīng)用價值，可完成對整個電氣控制系統(tǒng)溫度、流量、液壓以及速度等模擬量的有效控制，能夠發(fā)揮出集中控制的作用[3]。電氣控制系統(tǒng)在完成多臺設(shè)備的組合控制時，其主要控制目的可由PLC實現(xiàn)，需要注意的是，當PLC停止運行時，其所對應(yīng)的組合設(shè)備均將停止運行，故在將其應(yīng)用于控制系統(tǒng)時，需盡可能確保其獨立性，實現(xiàn)對整個電氣系統(tǒng)的分散控制，以此在保障信號接收與傳輸?shù)耐瑫r，避免出現(xiàn)大規(guī)模停運現(xiàn)象，從而維持整個電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

3 電氣控制與PLC技術(shù)的應(yīng)用

（1）煉鋼領(lǐng)域。煉鋼企業(yè)均會配置高爐鼓風(fēng)機，該類設(shè)備運行狀態(tài)一般都較為穩(wěn)定，可有效提高鐵水的提取量，但該類設(shè)備一旦出現(xiàn)故障問題，很容易造成大面積癱瘓，不光會浪費較大的成本，維修過程也較為困難，需要耗費大量的時間，將直接導(dǎo)致企業(yè)利益受損。為防止其出現(xiàn)故障，可針對該設(shè)備跳閘壓力低的特點，利用兩個變換控制電源以及電氣控制實現(xiàn)瞬時斷電與切換，以此提高設(shè)備運行穩(wěn)定性及生產(chǎn)作業(yè)效率。

（2）環(huán)保領(lǐng)域。目前環(huán)保工程在國內(nèi)已經(jīng)得到了極為迅猛的發(fā)展，對環(huán)境保護有著重要的促進作用。以環(huán)保領(lǐng)域的脫硫工程為例，在脫去煤炭中二氧化硫的過程中，需要用到風(fēng)機與水泵，如僅僅以人力進行控制，不光效率不高，脫硫質(zhì)量也難以得到保障。對此，可利用電氣控制技術(shù)和計算機編程，通過PLC對風(fēng)機與水泵的控制，進一步提高脫硫作業(yè)的效率，提高脫硫過程的自動化水平。另外，利用PLC還能夠?qū)⑺杉臄?shù)據(jù)存儲到對應(yīng)的單元中，為下次利用以及后期的數(shù)據(jù)分析打下一定的基礎(chǔ)，進而可基于數(shù)據(jù)分析完成對系統(tǒng)的進一步優(yōu)化，這就能夠有效降低故障的發(fā)生概率。

（3）紡紗領(lǐng)域。在紡紗領(lǐng)域，依托于PLC電氣控制系統(tǒng)可高效完成人機界面處理，電氣與開關(guān)柜控制等。在應(yīng)用過程中，可以利用控制系統(tǒng)完成對紗錠控制工具內(nèi)信息數(shù)據(jù)的采集與傳輸工作，進而在人機界面接收到數(shù)據(jù)后進行分析和處理，并及時反饋給調(diào)度管理人員。利用PLC，可以將其所控制的所有紗錠控制工具進行整合，形成邏輯環(huán)[4]。而由此組成的電氣控制系統(tǒng)則可以完成對紗錠對應(yīng)數(shù)據(jù)的采集、傳遞、統(tǒng)計以及清理等工作，能夠為工作人員提供更為詳細的數(shù)據(jù)，并可利用計算機完成對既有數(shù)據(jù)的處理分析，從而給紗錠管理工作帶來極大的便利。另外，以PLC電氣控制系統(tǒng)管理紗錠相較于傳統(tǒng)模式優(yōu)勢極為顯著，可實現(xiàn)高效的定性分析，且控制系統(tǒng)運行較為穩(wěn)定，接入自動化總線協(xié)議的可行性極高。

（4）電力領(lǐng)域。為保障發(fā)電過程的安全性與穩(wěn)定性，大型火電廠均會對發(fā)電機組的控制系統(tǒng)進行嚴格監(jiān)控，多采用協(xié)調(diào)控制的方法。在采用PLC電氣控制系統(tǒng)后，一方面可基于純電氣控制，建立相當于變電站的綜合管理系統(tǒng)，對管理設(shè)備的重要等級進行劃分，并利用界限與通信接口，將所有裝置連接起來，由管理調(diào)度中心進行統(tǒng)一管控，從而進一步提高操作的安全性與穩(wěn)定性[5]。另外，也可基于分布式系統(tǒng)，將發(fā)電機組與鍋爐按照一定層次設(shè)置，進行分層管理。上述兩種應(yīng)用模式均可提高發(fā)電機組運行過程的安全性，且能夠為后期檢修維護提供一定的便利。

（5）物流領(lǐng)域。目前物流管理過程中，立體倉庫的管理無疑是核心內(nèi)容之一。為實現(xiàn)對立體倉庫的高效管理，有必要建立基于電氣控制技術(shù)與PLC技術(shù)的管理系統(tǒng)，將計算機、PLC、穿梭機以及出入庫傳送機結(jié)合起來，以閉環(huán)控制的方式，實現(xiàn)對貨物出入倉過程進行嚴格管理。首先需要利用編碼器完成對采集數(shù)據(jù)的傳輸工作，進而計算機在接收數(shù)據(jù)后進行處理，并以轉(zhuǎn)速的形式將數(shù)字信息傳輸給PLC，以此完成電氣閉環(huán)控制。采用PLC電氣控制系統(tǒng)，能夠進一步提高立體倉庫管理的效率，對倉儲管理的發(fā)展有著顯著的促進作用。

4 結(jié)語

綜上所述，基于PLC的特點，將其與電氣控制系統(tǒng)進行聯(lián)合應(yīng)用可行性極高，可進一步提高系統(tǒng)的自動化水平與抗干擾能力，且電氣控制與PLC技術(shù)的融合，可廣泛應(yīng)用于煉鋼、環(huán)保、紡紗、電力、物流等領(lǐng)域，價值顯著，故有必要進一步加強相關(guān)研究，切實將該類技術(shù)高效應(yīng)用于生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)中，以此更好地發(fā)揮電氣控制與PLC技術(shù)的應(yīng)用價值。