PLC在電氣設備自動化控制中的應用

吳 清

(南京工業職業技術大學，江蘇 南京 210023)

電氣設備自動化控制的主要應用領域是工廠設備的控制生產，而PLC技術的不斷發展和成熟，使其在這一領域的應用也越來越廣泛，在控制設備運行上也更為安全。

1 PLC技術

1.1 結構組成

在計算機技術的基礎上，將通信技術融入其中，從而形成的新技術，即PLC技術。R-C濾波技術是該技術采取的輸入輸出技術，10～20ms為其濾波常數時間。對于PLC的各個模塊，其開關電源質量都比較好，使用期間也都是做了嚴格篩選的[1]。在PLC的輸入輸出模板上，依據工業現場信號的不同，有各種各樣適用客戶選配的模塊，比如電壓/電流、數字量/模擬量、DC/AC等等。在編程上，PLC也是比較簡單的，在多數情況下使用的梯形圖格式與繼電控制線路相似，并且學起來容易。整個過程中的設備安裝程序也很容易，維修起來也方便[2]。

PLC的廣泛應用，完善了電氣設備自動化中的缺陷，促使其向著更為穩定安全的方向發展。目前PLC技術的應用領域主要集中在工業控制系統上，這其中最重要的原因就是它的作用較為可靠和安全，無論是在模塊或是結構方面都極其便利[3]。CPU作為該技術的核心結構，存在于每一套PLC系統中，它作為中央控制器，與整個系統的性能息息相關。現場生產中，傳輸和存儲數據的進行依賴于PLC，而CPU則負責運算，其運算速度非常迅速。在配置組裝上，都是比較容易且方便的[4]。

1.2 功能特點

PLC在使用之前，要初始化數據處理系統，其目的是準確地獲取該電氣設備的配套信息與參數，然后顯示與這些參數和信息相匹配的工藝流程。PLC技術在該領域的應用，能夠將設備的處理效率優化到最佳。繼電器作為PLC技術應用領域里最重要的設備，PLC實際應用效果將與繼電器直接相關。與常規的繼電器不同的是，PLC系統中的繼電器無須導線就可以正常運行，所以節點變位返回系數與時間這些參數不需要考慮，這有利于數據處理效率的提升，使得數據處理變得更為簡單[5]。除了上面所述，PLC在電氣設備自動化控制上的應用促使其更為便利，同時使得設備管理能力也得到大幅度地改善，這有助于電氣設備在工作的過程中更為高質、高效地進行。

2 電氣設備自動化控制中PLC的應用研究

2.1 順序控制

在電力系統里，對促進降耗增效作用的方式之一就是順序控制，該控制可以改進過去電氣自動化控制的效果。PLC技術的誕生，使得電氣自動化控制的效果增強，進而使得其在生產活動中的效率也隨之提高[6]。PLC應用時，信息和通信2個模塊便會配合完成工作，這樣一來系統通過協調和控制掌控整個生產過程，以上便是計算機技術完成該控制過程的技術基礎。具體說來，PLC與人機接口共同構成了3個網絡結構(現場傳感器、接口和主站層)，經由這些結構相互間的作用，從而實現其控制效果，最后對系統運行情況的掌控，通過計算機顯示功能完成，使得系統監控及運行操作準確性提升。

2.2 閉環控制

在電氣系統中，與其它啟動方式不同之處在于，泵類電機啟動主要采用現場控制箱啟動、自動啟動等啟動手段來完成，PLC能夠促使泵類電機自動化啟動能力增強[7]。分析該類電機運行時間的相關數據信息主要依賴于PLC中的順序模塊，通過該分析來選用較為合適的開關方式，這主要歸因于該類電機運行過程較為復雜，因此PLC在該領域的實際應用時，通常是結合手動和自動2種控制方式來操作的。為保證該類電機在工作時安全穩定，通常會使用常規控制系統來保障安全回路，使系統能夠安全運行。一旦該系統運行時出現故障，常規控制系統可以迅速地停止電機運行，可以提供更為有利的故障處理時間，使故障的影響和損傷降低，調節器也有類似于常規控制系統的作用。

2.3 開關量控制

電氣自動化控制領域，應用最為廣泛的一個是順序控制，另一個便是開關量控制了。在過去的該控制系統里，主要是電磁集電器元件，往往容易出現觸電問題，嚴重干擾了設備正常工作[8]。在接地線上，過去該控制系統接線極其復雜，這也是故障頻發的原因之一。PLC的應用可以替換繼電器元件，不但可以減少故障發生，還可以使系統運行性能得到改善，便于日常維護。PLC的應用減少了系統的輔助開關數，同時集中了多臺斷路器信號，使控制處理統一起來。PLC技術還能依靠編程功能來修改系統運行方式，這樣備用電源就能夠自動投入使用，使系統數據信息的處理能力得到提高，系統的運行更為可靠穩定。

3 PLC的應用發展前景

3.1 應用特點

PLC技術的發展和完善，使得其功能與優勢日益凸顯，其應用領域也在不斷地拓展，該技術的應用特點總的來說體現在以下3個方面：一是其數控方法，與傳統的相比，它可以在數控系統的作用下使PLC技術的使用更為高效、高質量，同時也極大地改善了控制過程的便利性；二是智能化城市化的飛速發展，人工智能技術給城市交通系統帶來的便利越來越大，特別是在人流量巨大的超大型城市，該技術的應用可以實時監控交通情況，并根據該情況來調整信號燈，可以有效地疏導交通擁堵，并在監控功能的幫助下評分擁堵風險，提前預防，降低城市中的交通壓力；三是智能控制已經在中央空調中廣泛應用，PLC在該領域的應用成效也很好，特別是可以改善傳統自控系統中的不足，使其在該領域的應用更為可靠穩定，減少外界干擾。

3.2 優化設計

PLC技術的使用可以優化自動化控制智能化水平。目前，在過去的自動化控制系統設計上，許多的設計是依據經驗進行的，所以其內容并沒有堅實的理論基礎，其應用時會產生一系列問題，這使得自動化控制系統的應用更為復雜。而PLC技術在該系統的應用，縮短了設計時間，使電氣設備自動化控制系統可以更為高效、高質量工作。

3.3 應用建議

雖然該技術極大地提高自動化系統的工作效率，使系統運行的安全可靠性大為改善。然而，PLC技術依賴計算機技術，故一旦其運行環境中有過度的電磁影響，那么該技術的運行就會受影響，甚至無法正常運行，而且還可能導致電氣自動控制系統出問題，影響整個生產過程。因此，分析該技術，不可以只就其當前應用情況，還要考慮其設計、安裝甚至其使用方面，改善其應用中的抗干擾能力。還可以將其與DSC相結合，開發新型系統，使其在電氣自動化控制中的應用更為穩定可靠。

PLC技術的不足之處，使得它在應用過程中要充分了解其優點與缺點，做到揚長避短，不斷完善該技術。對于該技術的研究也需要加大投資力度，并且將電氣設備自動里的獨立設計算法完成級別分配功能、工控機對檢測系統檢測數據的處理相結合。整個系統穩定性的重要影響因素之一就是PLC與工控機的信息交互中的穩定性，所以該系統有設計使用應答機制。工控機會定時向PLC發送檢測信息，PLC收到后就會實時反饋響應，這樣就可以確保一旦PLC與工控機通信斷開后可以及時察覺。PLC控制的伺服系統構成了其分揀機構，其采用的是最快分揀速率可以超過8個/s的低慣量、高響應的伺服電機。該系統中邏輯處理和運算時依賴于其中的5個中斷程序與13個子程序。模塊的功能程序設計，使得軟件的控制更為高效穩定。

4 結語

綜上所述，PLC在電氣自動化控制中的應用成效顯著，可以明顯地改善其不足之處，使其可以更為高效、安全、穩定地運行。PLC技術應用領域的拓展，也對該技術的發展起到了促進作用，使其在該電氣自動化控制中的應用成效不斷提升。