探析電氣工程自動化控制中PLC技術的應用

馮小虎

摘 要：本文概述了空壓機過程的保護和控制特點，論述了系統的主要特點、結構和實現方法，并用可編程控制器（PLC）實現了空壓機過程的平穩自動運行。在全球化的世界中，對更高質量、更高效率和自動化系統和機器的需求與日俱增。為了應對這一進展，本文將被視為一種方法。空氣壓縮機系統的操作和控制特點在隨后的階段中進行了分類，并在本研究中對每個階段進行了詳細說明。

關鍵詞：電氣工程;自動化控制;PLC技術;應用

引言

在Sucosoft V5.02上對所提供的系統進行了仿真和測試，Moeller PLC編程軟件驗證了系統實時部署的可行性。與基于模擬和繼電器的舊控制系統相比，此類系統經常受到關注，在故障排除、調試和控制方面提供較少的復雜性，并且易于擴展或與其他離散控制模塊通信。

1? 電氣工程自動化控制中PLC技術的應用重要性

為了實現過程系統的自動化，減少人為干預，基于PLC的系統將成為監控系統的一個很好的選擇，有助于減少人為因素造成的誤差。PLC在許多領域的廣泛應用為電氣電子系統的運行和自動控制做出了重要貢獻。在本研究中，空氣壓縮機系統的操作和控制特性分為三個階段：首先，壓縮機空載啟動并檢查所有保護特性;其次，如果所有保護和操作條件都滿足，則壓縮機帶負荷運行;最后，與需求同步，即如果需求已滿，則以100%負載運行，如果需求較低，則以50%負載運行。在第一階段，如果空壓機啟動的所有保護功能均為靜音狀態，且所有報警均為復位狀態，則壓縮機電機將啟動。第二階段主要包括壓縮機的所有機械保護，如檢查潤滑油壓力、冷卻水流量和空氣溫度。如果任何保護或安全功能失效，則壓縮機將跳閘。在第三階段，與需求同步，并對應于在百分之五十到百分之一百之間變化的需求負荷。因此，整個循環在不同階段進行，每個階段在本研究中都有詳細說明。類似的基于PLC的自動化系統也被廣泛應用于電廠、能源、油氣精煉和運輸等行業的工廠或設備的監控[1]。

2? PLC模塊設置

PLC是一種專門設計用于工業環境的“數字操作系統”，它使用可編程存儲器對面向用戶的指令進行內部操作，并實現邏輯、排序、定時、計數和算術等特定功能[1-2]。PLC控制各種機器的數字和模擬輸入和輸出。PLC本質上是一種適應工業需要的計算機。它的輸入和輸出不是為人類設計的，而是用于控制機器。為了編寫程序，PLC必須連接到計算機。圖2顯示了PLC完整設置的框圖。方框圖中的傳感器和負載模塊在照片中分別標記為輸入和輸出模塊。整套設施包括以下設施[5]。本研究中使用的Sucosoft V5.02編程軟件符合國際標準IEC 61131-3，并允許使用以下語言進行編程：語句列表（STL）、梯形圖（LD）、結構化文本（ST）和功能框圖（FBD）。根據電路圖[2]，在本文中使用了梯形圖，該梯形圖基于觸點、線圈和盒的圖形表示[2]。

3? 過程系統描述設計空壓機系統運行與控制自動化系統需要以下步驟

過程模型開發、過程描述、過程操作描述、開發自動化策略、最后為控制器開發程序、執行模擬程序。

3.1過程模型開發

空氣壓縮機系統可分為以下過程回路-空氣回路、水回路和油回路。氣路由儀表氣路和廠用氣路組成。水路用于冷卻，油路用于冷卻和潤滑[3]。

3.2空壓機工藝

空氣在水冷卻器中被壓縮和冷卻，然后進入第二級。在第二級半壓縮空氣再次壓縮后，再經水冷器冷卻后儲存在儲氣球中。一級和二級水分分離器都用來分離水分。冷卻水回路主要通過換熱器對一、二級壓縮空氣進行冷卻。這個過程使空氣溫度保持在合理的范圍內。此外，冷卻水還冷卻潤滑油。潤滑油用作壓縮機負載閥和運動部件的潤滑劑。

3.3工藝模型

本研究考慮兩級壓縮機系統。在這里，兩個溫度開關TSH和TSHH用于第二級空氣回路，兩個壓力開關PSH和PSHH用于檢查存儲空氣壓力，兩個電磁閥用于操作空氣壓縮機系統的加載閥。一個壓力開關PSL用于檢查潤滑油壓力，一個流量開關FSL用于檢查冷卻水流量。? ? ? ?3.4工藝操作說明工藝系統的成功運行取決于仔細安裝和初始啟動

系統的安全運行和正常停機應根據該裝置的設計進行。啟動前，應對系統進行徹底檢查，如閥門、控制跳閘裝置、安全裝置、所有機械和電氣系統應處于良好狀態。空氣壓縮機系統的操作順序和程序如下-首先，通過按鈕開關“啟動”啟動系統，該按鈕開關將以星形模式啟動壓縮機電機。在星形模式下運行7秒后，電機在三角形模式下運行。在此期間，PLC系統檢查潤滑油壓力、水流和空氣溫度。此啟動系統檢查需要一些在PLC系統中編程的額外時間。在啟動系統檢查期間，電磁閥V3和V4斷電，其出口壓力高。電磁閥的高出口壓力關閉所有壓縮機負載閥，因此沒有空氣進入壓縮機，電機空載運行。其次，在完成啟動系統檢查階段后，PLC系統檢查工作氣球的氣壓。如果空氣壓力低，即PSH和PSHH開關都低于電磁閥V3和V4通電，使其出口壓力低。電磁閥的低出口壓力打開所有壓縮機負載閥，因此壓縮機負載和氣球中的空氣壓力也在增加。第三，當工作氣囊的氣壓等于7.2巴時，壓力開關PSH變高，PSHH變低。在那里面調節電磁閥V3斷電和V4通電，結果50%負載閥打開。因此，壓縮機的負荷逐漸增加，同時氣球的氣壓也在增加。最后，當工作氣囊的氣壓等于8.0巴時，壓力開關PSH和PSHH都變高，因此電磁閥V3和V4斷電，其輸出壓力變高。電磁閥的高出口壓力關閉所有壓縮機負載閥，從而降低壓縮機負載。由于氣球消耗空氣，氣球中的壓力也在降低。當工作氣囊的氣壓再次等于7.2巴時，重復步驟3和4[4]。

3.5PLC程序開發

自動化軟件采用Sucosoft V5.02編程軟件編程，該軟件為穆勒PLC仿真軟件。PLC的梯形圖編程語言使用簡單易懂。根據電路圖，梯形圖以觸點、線圈和接線盒的圖形表示為基礎。

3.6程序執行

Sucosoft V5.02的梯形邏輯程序執行，PLC軟件需要以下步驟[2]-（a）pou編輯器中的程序開發（b）拓撲配置（c）程序代碼生成（d）從計算機到PLC的程序傳輸（e）測試和調試（f）程序在執行上述步驟后運行，然后PLC準備運行程序。PLC總是掃描其輸入地址，并根據程序的指令給出輸出信號。系統也將有利于經濟方面。考慮到所需軟件和模擬器版本的限制，本文提出了一種空氣壓縮機過程精確控制策略的簡化形式。PLC程序的仿真結果保證了系統的精度[5]。

結束語：

為了應對技術進步，以更經濟的方式確保更高的效率、有效性和可靠性，該系統將是一個很大的范圍。它還將以最小的工作量提供更好的操作和控制定制靈活性。本文致力于研究整個過程的組成部分，對其實施和可能出現的問題也給予了應有的重視。

參考文獻：

[1] 王強. 探析電氣工程自動化控制中PLC技術的應用[J]. 中國戰略新興產業，2020（36）：19.

[2] 陳貴州.關于電氣自動化控制系統改造技術的研究[J].電氣技術與經濟，2019（05）：1-2+5.

[3] 馬鵬云. 探析電氣工程及其自動化控制中的PLC技術應用[J]. 科學與財富，2019（34）：250.

[4] 劉煥升，紀紅濤.關于軋鋼電氣設計中的自動化控制技術創新方案研究[J].科技創新導報，2019，16（18）：114-115.

[5] 劉許鋒. 基于PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用分析[J]. 電子測試，2020（12）：109-110. DOI：10.3969/j.issn.1000-8519.2020.12.044.