PLC 在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用探討

謝長(zhǎng)發(fā)

（廣東省肇慶市慶電電力工程有限公司，廣東 肇慶 526070）

1 PLC 技術(shù)應(yīng)用概述

1.1 PLC 工作原理分析

PLC 也就是可編程控制器，通過(guò)數(shù)字和模式的輸入，可以實(shí)現(xiàn)指令操作，其中主要組成有電源、輸入輸出接口和功能模板等。實(shí)際應(yīng)用中，其運(yùn)行流程主要有三大環(huán)節(jié)：（1）輸入采樣。在該環(huán)節(jié)中，通過(guò)轉(zhuǎn)換控制結(jié)構(gòu)與外部設(shè)置信息，將接口安置在I/O 總線的上方合理位置，可以傳遞主機(jī)、外部設(shè)施信息。（2）用戶(hù)程序執(zhí)行。要求PLC 中一個(gè)輸入端子要與其輸出線圈對(duì)應(yīng)，掃描、監(jiān)管用戶(hù)程序，按照從左到右的方式核算觸點(diǎn)控制線路，確認(rèn)在I/O 中RAM 存儲(chǔ)區(qū)的運(yùn)行情況。（3）輸出更新。在I/O 映象更新完成后，PLC 驗(yàn)收輸出電氣觸點(diǎn)情況，通過(guò)DAM 方式全面提升輸出電路整體運(yùn)營(yíng)效率。

1.2 PLC 的工作優(yōu)勢(shì)

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用可編程邏輯控制器，主要涉及的領(lǐng)域有航空航天和汽車(chē)生產(chǎn)等，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)定性良好，可以實(shí)現(xiàn)與各種型號(hào)I/O 接口的良好鏈接，并且其通信聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也比較強(qiáng)，因此各個(gè)接口可以輸入和輸出對(duì)應(yīng)信息。也就是說(shuō)PLC 具有較強(qiáng)操作性，在實(shí)際應(yīng)用中可以良好抵抗干擾。其應(yīng)用主要是專(zhuān)業(yè)性模式框架，可以隨時(shí)協(xié)調(diào)各個(gè)部件與框架等。具體可應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域，在其自由組件中通過(guò)應(yīng)用PLC 控制，可以將控制設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)槔^電器裝置，使其工作強(qiáng)度有效降低，并提高了信息傳送效率。在應(yīng)用PLC 的過(guò)程中，應(yīng)用人員要具備一定編程水平，且掌握相關(guān)操作技巧。這種技術(shù)應(yīng)用中對(duì)運(yùn)作環(huán)境基本沒(méi)有特殊要求，不需由專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)維修養(yǎng)護(hù)工作，其故障率相對(duì)較低，因此可保證其實(shí)際工作效率。

1.3 PLC 控制系統(tǒng)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中應(yīng)用的功能和特性

（1）應(yīng)用功能。在電氣自動(dòng)化設(shè)備中運(yùn)用PLC 控制系統(tǒng)，其可以集中采集和處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為文字和圖像，在采用特有方式對(duì)其處理之后，可以使其轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎庾詣?dòng)化設(shè)備的操作信號(hào)，對(duì)相關(guān)設(shè)施進(jìn)行操作控制。可結(jié)合PLC 控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的操作，根據(jù)其設(shè)計(jì)流程進(jìn)行操作，一旦出現(xiàn)問(wèn)題可以控制設(shè)備停止運(yùn)行，以保護(hù)設(shè)備避免損傷問(wèn)題。同時(shí)，可利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將問(wèn)題及時(shí)傳送到相關(guān)人員，以保證檢修、維護(hù)工作開(kāi)展的及時(shí)性。（2）應(yīng)用特性。PLC控制系統(tǒng)自身安全性較好，且其實(shí)際應(yīng)用比較規(guī)范，因此在電氣自動(dòng)化設(shè)備中應(yīng)用，有效保證了其抗干擾能力。一些繁雜的操作環(huán)節(jié)中，也可確保設(shè)備運(yùn)行安全性，且利于其他設(shè)備的運(yùn)行。（3）操作特性。一般其操作性能較高，在電氣自動(dòng)化設(shè)備中應(yīng)用，可以更加直觀地將指令下達(dá)到設(shè)備，不僅降低了工作強(qiáng)度，且一些專(zhuān)業(yè)水平較差的工作人員執(zhí)行起來(lái)也比較方便，進(jìn)一步保障了電氣自動(dòng)化設(shè)備的安全運(yùn)行，促進(jìn)了工作效率的提升，對(duì)企業(yè)發(fā)展有著積極意義。

2 PLC 在電氣自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用

2.1 順序控制應(yīng)用

實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，需要根據(jù)實(shí)現(xiàn)設(shè)定的生產(chǎn)工藝順序，將信號(hào)輸入，根據(jù)其內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間等實(shí)現(xiàn)順序控制，使各機(jī)構(gòu)自動(dòng)有序完成設(shè)定操作。在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用PLC 來(lái)進(jìn)行順序控制，需在控制室中運(yùn)行人員可監(jiān)控各項(xiàng)設(shè)備，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，且降低了跟蹤強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。當(dāng)前PLC 技術(shù)的應(yīng)用中，很多企業(yè)是將其中作為順序控制器來(lái)應(yīng)用的，比如在火力發(fā)電廠中，自動(dòng)化控制水平會(huì)影響到電廠電能成產(chǎn)效率、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等。在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用PLC 技術(shù)可提升運(yùn)行質(zhì)量與效率，特別是在其爐渣和飛灰處理中，普遍存在將PLC 技術(shù)作為順序控制其應(yīng)用的現(xiàn)狀。為進(jìn)一步促進(jìn)生產(chǎn)效益的提升，火力發(fā)電廠需強(qiáng)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)、做好規(guī)劃工作。實(shí)際應(yīng)用要對(duì)其結(jié)構(gòu)、實(shí)際構(gòu)成充分了解，包括遠(yuǎn)程控制傳感器等，以更好地發(fā)展PLC 技術(shù)的應(yīng)用。

2.2 開(kāi)關(guān)量邏輯控制

PLC 的本質(zhì)是使用虛擬繼電器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器，在斷路器控制中，傳統(tǒng)繼電器有一定反應(yīng)時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際操作不夠及時(shí)。而應(yīng)用虛擬繼電器則避免了這一問(wèn)題，可快速對(duì)斷路器進(jìn)行控制，并且在虛擬繼電器應(yīng)用中，不必進(jìn)行電器接線和維修工作等，運(yùn)行人員在生產(chǎn)中只需進(jìn)行分合閘操作即可。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，PLC可自動(dòng)執(zhí)行分閘操作，并給出信號(hào)指示，因此其工作環(huán)境得以改善，也保證了工作效率和運(yùn)行可靠性。

2.3 自動(dòng)切換

在供電生產(chǎn)中，會(huì)應(yīng)用備用電源自動(dòng)投入裝置，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電。相比于手動(dòng)和自動(dòng)供回電路操作，該方式省去了幾秒的時(shí)間差，滿(mǎn)足了普通用戶(hù)和連續(xù)供電用戶(hù)的需求。在其中納入PLC，則可進(jìn)一步發(fā)揮PLC 的可編程特性，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定供電。具體在運(yùn)行中，PLC可采集設(shè)備運(yùn)行信號(hào)，以此為依據(jù)來(lái)執(zhí)行啟動(dòng)和關(guān)閉備用電源的操作，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，再進(jìn)行邏輯判斷之后輸出指令，備用電源就可完成自投操作。這樣一來(lái)，既可實(shí)現(xiàn)快速自投，也可監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

2.4 集中與分散性控制

將PLC 應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制中，可通過(guò)集中控制與分散性控制進(jìn)行處理，根據(jù)相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備要求，來(lái)實(shí)現(xiàn)合理布置。集中和分散控制是PLC 運(yùn)行的兩種方式，前者是在電氣自動(dòng)化控制中僅設(shè)置一臺(tái)PLC 監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)的功能強(qiáng)大，可以控制系統(tǒng)中的多個(gè)系統(tǒng)，與單機(jī)控制相比，可有效降低控制成本。但其不足之處就在于如果某一個(gè)控制對(duì)象出現(xiàn)問(wèn)題后，就要停止中央PLC和其他控制對(duì)象。而后者則是每個(gè)電氣自動(dòng)化控制對(duì)象都設(shè)置一臺(tái)PLC，使用數(shù)據(jù)線將各臺(tái)PLC 連接起來(lái)傳遞信號(hào)。其優(yōu)勢(shì)就在于當(dāng)某一控制對(duì)象出現(xiàn)問(wèn)題后，其他控制對(duì)象不受影響仍能運(yùn)行。

利用集中控制或者分散控制，可以進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，來(lái)保證電氣設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。無(wú)論采取何種方式，都要在設(shè)置PLC 技術(shù)中，保證信號(hào)傳輸?shù)男Ч允闺姎庾詣?dòng)化控制實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定運(yùn)行。以中央空調(diào)自動(dòng)控制為例，其實(shí)際控制難度較大，傳統(tǒng)的管理模式中自動(dòng)化和智能化程度低，引入PLC 技術(shù)可有效加以改善。其抗干擾能力也比較強(qiáng)，特別是在設(shè)計(jì)新風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，使得室內(nèi)空氣質(zhì)量得以改善。而且PLC 技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)制冷控制機(jī)構(gòu)的要求較低，便于中央空調(diào)的批量生產(chǎn)，其運(yùn)行、操作和運(yùn)維管理便利性也可獲得有效提升。

2.5 模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)中，模擬量就是電流、電壓和溫度等，這些因素的大小是持續(xù)變化的，在連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)中需要控制好這些因素。當(dāng)前很多PLC 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的控制，其中需配置A/D、D/A 單元，以進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。其中，A/D 可將外電路模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再將其傳輸?shù)絇LC，具有抗干擾、輸入輸出繼電器的特性。A/D、D/A 組合在一起，可使用模糊算法等進(jìn)行控制，其控制質(zhì)量較高。應(yīng)用PLC 控制模擬量的過(guò)程中，還可控制開(kāi)關(guān)量，因此其應(yīng)用更加方便。

2.6 運(yùn)動(dòng)控制

除了開(kāi)關(guān)量和模擬量外，實(shí)際的物理量中還有運(yùn)動(dòng)控制，一般比較有效的方法就是數(shù)字控制技術(shù)。當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控化比率較高，其PLC 技術(shù)也更加完善。PLC可接受計(jì)數(shù)脈沖和進(jìn)行脈沖輸出，其且數(shù)據(jù)處理能力、運(yùn)算能力發(fā)達(dá)，與相關(guān)傳感器配合可以依據(jù)NC 原理實(shí)現(xiàn)良好控制成效。高中檔PLC 開(kāi)發(fā)有NC 單元，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制與曲線運(yùn)動(dòng)控制。NC 技術(shù)編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)，也便利了PLC 的數(shù)字控制。

3 強(qiáng)化電氣自動(dòng)化控制中PLC 應(yīng)用的措施

3.1 加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化應(yīng)用

當(dāng)前已邁入信息時(shí)代，信息化技術(shù)取得了很大發(fā)展，信息時(shí)代下的自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)和數(shù)據(jù)化發(fā)展迅猛。PLC 的應(yīng)用與發(fā)展也要緊跟時(shí)代潮流，在當(dāng)前技術(shù)基礎(chǔ)上不斷發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化技術(shù)，提升其實(shí)際應(yīng)用能力。還可與一些技術(shù)相互借鑒，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步和發(fā)展，進(jìn)一步完善其控制系統(tǒng)，使其更具先進(jìn)性。

3.2 提高抗干擾性能

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，應(yīng)用PLC 可以提高工作效率，但要保證其工業(yè)環(huán)境良好。在不好的工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大的干擾，阻礙到PLC發(fā)揮作用，而導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，使得PLC 控制系統(tǒng)失效。因此，在進(jìn)一步發(fā)展中，需強(qiáng)化PLC 抗干擾線，且保證其工業(yè)環(huán)境的良好。

3.3 加大創(chuàng)新研發(fā)力度

要根據(jù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，加大PLC 技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)力度，在日常工作中要做好收集整理跟蹤，對(duì)各種案例匯總分析，以為其技術(shù)進(jìn)步打下良好基礎(chǔ)。通過(guò)創(chuàng)新研發(fā)可進(jìn)一步解決實(shí)際存在的問(wèn)題，使其應(yīng)用成效得以提升，對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展也具有積極意義。

3.4 提高從業(yè)人員水平

企業(yè)要為相關(guān)從業(yè)人員提供技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)，使其專(zhuān)業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)得以提升，在短期內(nèi)可以掌握更多理論知識(shí)。在指導(dǎo)和培訓(xùn)工作完成后，還要進(jìn)行相關(guān)考核和檢測(cè)，確保其可以將理論知識(shí)良好運(yùn)用于實(shí)際工作，能夠拓展PLC 技術(shù)應(yīng)用思路，將該技術(shù)與電氣自動(dòng)化更好地結(jié)合，使得后續(xù)工作可以順利進(jìn)行，并提高其工作效率。

3.5 建立起科學(xué)應(yīng)用準(zhǔn)則

在各行業(yè)中，PLC 技術(shù)的具體應(yīng)用是存在一定差異的，因此要正確認(rèn)識(shí)其中存在的差異，在行業(yè)內(nèi)逐步完善其應(yīng)用準(zhǔn)則，形成統(tǒng)一、科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，促進(jìn)PLC 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。實(shí)現(xiàn)了制度上對(duì)其應(yīng)用的規(guī)范，才可促進(jìn)應(yīng)用成效的提高，具體也要結(jié)合其實(shí)際發(fā)展趨勢(shì)合理調(diào)整。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，要加強(qiáng)溝通聯(lián)系，以保證工作目標(biāo)的達(dá)成。通過(guò)雙方有效溝通，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在問(wèn)題，可對(duì)其及時(shí)解決，改進(jìn)和優(yōu)化PLC 技術(shù)，使其在電氣自動(dòng)化控制中得以高效應(yīng)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，應(yīng)用PLC 技術(shù)具有良好優(yōu)勢(shì)，可以簡(jiǎn)化操作流程、降低工作強(qiáng)度、減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)、提高控制效率，其應(yīng)用前景良好。在未來(lái)發(fā)展中，還要不斷改進(jìn)，加大創(chuàng)新力度，進(jìn)一步提升其應(yīng)用成效。