PLC技術在電氣自動化中的應用

張麗軍

摘 要： 作為一項高新控制技術，在電氣自動化中PLC技術的應用，可有效提升電氣自動化設備的工作效率。本文在充分掌握PLC技術工作原理的基礎上，對PLC技術特點及電氣自動化中PLC技術的應用進行了分析與探討。

關鍵詞： PLC技術;電氣自動化;工作原理

伴隨科學技術的不斷進步，電氣自動化也得到了極大發(fā)展。現(xiàn)階段，在變電站、電氣化鐵路高速牽引系統(tǒng)等多個行業(yè)廣泛應用了電氣自動化技術。但在實踐應用中，電氣自動化技術存有諸多不足之處，將對推進電氣自動化發(fā)展造成嚴重影響，甚至會影響電氣自動化設備的安全運行。為有效解決上述問題，應合理引入PLC技術，這樣才能提高電力系統(tǒng)的電壓水平，才能降低網(wǎng)絡損耗，才能對配電線路進行優(yōu)化控制，才能確保電網(wǎng)安全運行。

一、PLC 技術的特點

1、PLC 使用操作簡單易學，制作編程簡單，不需要專業(yè)的計算機知識。其主要使用梯形圖、邏輯圖和語句表等簡單的編程語言。所以 PLC 系統(tǒng)不論是在開發(fā)制作還是使用方面都不是問題，降低了操作人員的門檻。另外其在線修改程序的特點可以方便工作人員現(xiàn)場調(diào)試，在不拆卸硬件的前提下就可以完成調(diào)試。

2、PLC 可靠性和適應性強。因此，在 PLC 的硬件配置完成后，用戶就可以立即調(diào)節(jié)用戶程序來適用自己的需求。通過用戶程序來完成調(diào)節(jié)可以大量減少接觸點接觸不良的狀況，電路故障的發(fā)生率大大減少，而且 PLC 系統(tǒng)較為齊全的硬件配置也使其具有較強的抗干擾能力。3、與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，PLC控制功能出眾，可以完成復雜的操作。此外，PLC可以進行通信聯(lián)網(wǎng)，這樣就方便人們進行分散和集中控制。

4、PLC 通過軟件代替繼電器控制，所以其安裝相對簡單，在硬件設施到位的基礎上質(zhì)押進行軟件設置就可以完成安裝，這樣一來調(diào)試也在軟件設置中完成，同樣也減少了工作量，比如說 PLC 的梯形圖程序主要采用順序控制設計方法，PLC 的影虎程序可以在實驗室模擬調(diào)試，這樣就簡化了整個調(diào)試過程。再者其維修工作也相對簡單，工作量較少。

二、PLC技術在電氣自動化中的應用

1、中央空調(diào)中的應用

中央空調(diào)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活有著密切的關系，無論是在工業(yè)生產(chǎn)中，還是在城市居民的日常生活中，都是不可缺少的一種工業(yè)系統(tǒng)。例如，在一些對溫度要求比較高的電子企業(yè)中，中央空調(diào)是車間生產(chǎn)的必備設備，一般要借助中央空調(diào)來穩(wěn)定車間內(nèi)的溫度。

目前，中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的控制方式主要有三種，即早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器及可編程序控制器控制系統(tǒng)。其中，PLC控制系統(tǒng)不僅智能化水平較高且具有良好的抗干擾能力，對控制系統(tǒng)的結構也沒有硬性的要求，運行的可靠性大大提高，使用和維護起來也很方便，目前已成為中央空調(diào)中應用最廣泛的控制系統(tǒng)。

2、順序控制中的應用

順序控制通常是由現(xiàn)場傳感器、I/O站與主站層等三層網(wǎng)絡結構所構成的，其中，主站層是由人機接口與PLC控制器共同組成的并設置于整個系統(tǒng)集控室中。在集控室當中，其主要是由PLC技術的控制系統(tǒng)所構成的，具有自動控制功能，不過也需要手動操作，對帶聯(lián)鎖與解除聯(lián)鎖進行控制。

主站層與I/O站間是通過光纖總線進行連接的，I/O站和現(xiàn)場傳感器間是通過二次控制的電纜進行連接的。整個系統(tǒng)的程序是由多個功能模塊與一個主程序的功能模塊所組成的。企業(yè)工作人員能夠在控制室中，通過PLC遠程站完善系統(tǒng)功能，對其整個設備系統(tǒng)的運行工況進行控制與監(jiān)視，可有效地實現(xiàn)整個鋼廠系統(tǒng)的自動控制，甚至可實現(xiàn)無人值班，有效地提高了整個鋼廠系統(tǒng)生產(chǎn)的可靠性與生產(chǎn)效率。

3、公路交通系統(tǒng)中的應用

隨著城市的快速發(fā)展，公路交通系統(tǒng)在很大程度上決定了城市的秩序，尤其是交通秩序，立交橋等城市交通系統(tǒng)的復雜化，使交通信號燈的控制更加困難。傳統(tǒng)的交通信號燈的控制方式已不適應公路交通系統(tǒng)快速發(fā)展的需要，現(xiàn)在很多城市將PLC技術應用到交通信號燈系統(tǒng)設計中，形成了PLC型交通信號燈控制器，對交通信號燈的控制能力大大增加，使其對城市發(fā)展的適應力能力明顯地提高。

PLC控制器對外部環(huán)境的適應力很強且內(nèi)部具有豐富的定時器資源，對城市交通發(fā)展中常用的“漸進式”信號燈能夠進行精確的控制，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)對岔路口的控制。目前，國內(nèi)使用的PLC交通信號燈控制系統(tǒng)在內(nèi)部具有實時時鐘，通過PLC編程控制可以對交通信號進行全天候的無人管理。由于PLC控制器自身具有聯(lián)網(wǎng)通訊的功能，這樣就能夠幫助交通部門對各個信號燈進行局域網(wǎng)式的統(tǒng)一調(diào)度和管理，最大程度地縮小車輛信號燈的等候時間，從而更加科學地對城市交通進行管理。

4、開關量控制中的應用

隨著PLC技術的不斷發(fā)展，基于PLC技術的電氣自動化系統(tǒng)被廣泛應用在工業(yè)領域例如鋼鐵企業(yè)系統(tǒng)中的開關量控制與順序控制。鋼鐵企業(yè)的原控制系統(tǒng)多采用電磁型的繼電器作為主要元件，不過此類控制系統(tǒng)因繼電器中含大量的電磁設備，其觸點比較多，眾多機械觸點降低了設備運行的可靠性，并且存在接線復雜及使用壽命低等問題，體積大占用了較大空間。

目前，PLC技術的應用對開關量控制中的諸多問題進行了解決，尤其是PLC可靠性很高，控制斷路器可靠性也很高，有效保證了鋼廠開關設備的安全運行，控制高壓斷路器可以很好地執(zhí)行正常手動分、合閘的操作，給出相應的指示信號;在其不能正常操作的時候，也可給出相應的指示信號;在正常分、合閘結束后，可自動地切斷分、合閘間的回路;在事故發(fā)生時，其可以自動分閘，發(fā)出事故音響或者閃光信號，并具有閉鎖功能。鋼鐵企業(yè)采取PLC技術控制后，對二次接線進行了簡化，原繁瑣邏輯電路與二次接線被PLC技術元件代替，原硬件參數(shù)調(diào)整由程序參數(shù)來設定，編制好符合相關要求的控制程序即可。

5、數(shù)控系統(tǒng)中的應用

隨著我國工業(yè)技術的發(fā)展，數(shù)控技術已成為工業(yè)生產(chǎn)中一種不可缺少的技術，而數(shù)控技術的實現(xiàn)與PLC應用有著密切的關系。目前常見的數(shù)控系統(tǒng)主要有三種，即點位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控系統(tǒng)主要用于機械加工，其中點位控制一般用于孔加工機床，一般不考慮加工物體的運動軌跡，移動過程中一般不進行加工。

數(shù)控系統(tǒng)的實現(xiàn)主要有兩種方式，即全功能數(shù)控裝置和單板機控制，這兩種控制系統(tǒng)雖都應用了PLC，但功能和應用范圍上有很大區(qū)別。全功能數(shù)控裝置的功能非常完善，但價格非常昂貴，對一些企業(yè)來說這種裝置的許多功能完全是多余的。為滿足一般企業(yè)的發(fā)展需要，市場上出現(xiàn)了基于PLC的單板機數(shù)據(jù)系統(tǒng)，其是為解決傳統(tǒng)單片機中長期存在的設計硬件電路、接口電路、驅(qū)動電路和抗干擾問題，不僅能根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整機床功能，還能根據(jù)技術進步對機床功能進行升級，提高了企業(yè)經(jīng)營管理的靈活性。

三、結束語

綜上所述，在電氣自動化系統(tǒng)內(nèi)，如選用的技術不合理，不僅會對電力系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性造成極大影響，還會不利于電氣自動化系統(tǒng)資源的有效利用，最終損害整體系統(tǒng)的經(jīng)濟性。PLC技術在電力系統(tǒng)的開關量控制、順序控制和安全回路等方面應用中發(fā)揮著至關重要的作用。與此同時，PLC的發(fā)展方向逐漸小型化，雖然產(chǎn)品體積不斷變小，但是其功能更加健全，安全性和可靠性逐漸提高，從而能夠滿足自動化工程的應用要求。

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