基于PLC技術的電氣自動化控制裝置設計研究

盧永

摘要：PLC作為可編程邏輯控制器，脫胎于傳統(tǒng)繼電控制設備，在工業(yè)生產(chǎn)活動中的應用日益廣泛，伴隨著信息化、自動化、智能化技術的精益求精，以及工業(yè)生產(chǎn)需求的推陳出新，PLC功能、應用形式發(fā)生較大轉變。以下在分析PLC技術與電氣自動化時，首先分析PLC技術概況，隨后從基本構造及原理、設計質量保障措施展開綜合分析。

關鍵詞：PLC;電氣自動化;設計質量

引言：PLC可以依托簡單的邏輯程序及拓展設備，自動采集、傳輸、處理、轉換信息，達到遠程監(jiān)視、遠程遙控目的，不僅極大降低人工工作量，在工作效率、工作質量方面，同樣有所進步，尤其是在人工無法直接干涉的惡劣或狹小工作環(huán)境，PLC設備可以借助較強的嵌入能力、性能穩(wěn)定性，適用于各類工作環(huán)境中，因而，重視PLC技術與電氣自動化的結合性研究，具有現(xiàn)實應用價值。

一、PLC技術概況

應用于電氣裝置的PLC技術類型包括DCS系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)。從DCS系統(tǒng)來看，該系統(tǒng)又叫分散控制系統(tǒng)，基于控制設備、顯示設備、通信總線，將分散的各個工業(yè)生產(chǎn)設備有機聯(lián)動，達到集中調度、統(tǒng)一管理目的，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的風險可控及高效生產(chǎn)，從FCS系統(tǒng)來看，該系統(tǒng)又叫現(xiàn)場總控制系統(tǒng)，可以借助多節(jié)點、雙向式的數(shù)字通訊，高效傳輸數(shù)據(jù)信息，推動電氣裝置的智能化、信息化[1]。

二、PLC設備基本構造及原理

PLC本質上是工業(yè)微型計算機，主要由CPU、存儲器、電源，具體應用時，又可以拓展信號轉換電路及上位機、傳感器、通信線路、繼電開關等設備，根據(jù)拓展設備差異，PLC控制系統(tǒng)可以具備定時功能、運動控制功能、過程控制功能、數(shù)據(jù)處理及應用功能，從原理的角度來看。PLC原理可以簡單的劃分為信息輸入、程序執(zhí)行、信息輸出，基于信息輸入，經(jīng)由傳感器等設備向PLC傳輸相關數(shù)據(jù)后，由PLC設備對輸入數(shù)據(jù)進行掃描，同時將其寄存于I/O映像區(qū)中，基于程序執(zhí)行，PLC設置人員可以介于生產(chǎn)控制需要，設置適宜的邏輯處理程序，對輸入的信息數(shù)據(jù)處理后，輸出數(shù)據(jù)，基于信息輸出來看，經(jīng)由既定程序處理后的數(shù)據(jù)，可以在刷新輸出鎖存電路下，對外設設備進行驅動，在結合拓展設備下，PLC系統(tǒng)可以具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)顯示及繼電控制等功能[2]。

三、PLC技術下的電氣自動化控制裝置設計措施

（一）重視PLC技術應用方向

從PLC技術應用方向上來看，PLC技術在開關量邏輯控制、模擬量控制、運動控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)方面具有應用功能，從開關量邏輯控制來看，開關量主要表現(xiàn)在繼電開關的“打開”“關閉”狀態(tài)上，與傳統(tǒng)繼電器需要手動啟停不同，運用PLC技術下，可以根據(jù)作業(yè)順序，或時間、空間數(shù)據(jù)發(fā)生轉變下，對單個工業(yè)生產(chǎn)設備，或多個工業(yè)生產(chǎn)設備進行啟停控制、順序控制，在電氣自動化中的應用較多;從模擬量控制來看，PLC可以與各類環(huán)境感知傳感器、信號轉換模塊結合，以此對環(huán)境信息進行處理，并根據(jù)環(huán)境信息狀態(tài)，刷新輸出鎖存電路狀態(tài)，驅動外接設備，具有較強的環(huán)境感知、適應能力，在火災警報、高溫警告、電磁閥開合、壓力容器壓力等需要自動化控制的工業(yè)生產(chǎn)場景中應用廣泛;從運動控制來看，PLC設備可以基于既定程序，調節(jié)電機速度、加速度方向、扭力等參數(shù)，同時根據(jù)位置信息、觸碰信息、環(huán)境信息，對輸出的信息做出調整，以此對設備生產(chǎn)過程進行控制，在步進電機、伺服電機控制中具有較好的應用，可以在設計自動化的電氣裝置時，有所沒參考;從過程控制的角度來看，過程控制是在單個設備生產(chǎn)過程中需要不同工作狀態(tài)、多個設備生產(chǎn)過程中需要不同工作順序時，可以借助環(huán)境感知數(shù)據(jù)、狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)等，調節(jié)不同功能模塊、生產(chǎn)設備的工作順序及工作參數(shù)，以此達到生產(chǎn)干涉目的，是電氣設備自動化管理常用方向;從數(shù)據(jù)處理來看，伴隨著PLC拓展功能的日益豐富，設置PLC程序時的算法愈發(fā)復雜，所能適配的工作環(huán)境日益增多，尤其是在自主 學習、自主優(yōu)化來看，數(shù)據(jù)處理程序可在不斷使用過程中，優(yōu)化生產(chǎn)流程、自主規(guī)避事故風險，在工作效率、工作質量方面得到大幅度增強，在無人值守中的石油設施、冶金、分類揀選中應用較多;從通信及聯(lián)網(wǎng)功能來看，伴隨著信息化技術在PLC技術中的滲透日益深入，很多商家在提供PLC服務時，都會預留網(wǎng)絡通信接口，可以將環(huán)境信息、處理記錄等通過網(wǎng)絡顯示到上位機上，又可以在不便使用有線通信下，達到無線遠程通信及生產(chǎn)控制目的，在礦山開采和石油開采，或需要設備定位、人員定位、遠程檢測中的場景中應用較多。

例如，基于開關量設計電氣自動化控制裝置時，可以在定期排水裝置中運用PLC技術，根據(jù)水位上升速度，在一段時間后，自動打開排水閥，實現(xiàn)自動運行目的，基于模擬量設計電氣自動化控制裝置時，可以在火災報警及滅火裝置中運用PLC技術，通過光敏傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器，在火災發(fā)生后，自動采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過信號轉換模塊，轉化為數(shù)字信號后，由PLC進行處理，驅動警鈴、滅火裝置，基于運動控制設計電氣自動化控制裝置時，可以在電梯升降中運用PLC技術，可以在既定程序下，調整電梯運動方向、運動距離，達到一鍵控制、自動運行目的，基于過程控制設計電氣自動化控制裝置時，可以在鍋爐控制中運用PLC技術，基于壓力容器內(nèi)壓力、溫度、水位等，自動控制添水、加熱、泄壓、閥門開啟、閥門關閉等一系列操作程序，達到自動控制目的，基于數(shù)據(jù)處理設計電氣自動化控制裝置時，可以在礦石分類揀選中運用PLC技術，可以借助數(shù)據(jù)處理功能，對不同礦石的規(guī)格數(shù)據(jù)進行處理，達到自動分類目的，基于通信及聯(lián)網(wǎng)設計電氣自動化控制裝置時，可以在礦車定位中運用PLC技術，礦山開采和石油開采時，礦車發(fā)生故障，很容易導致某條線路發(fā)生堵塞，可以通過遠程無線定位的形式，及時披露運作異常的的礦車，在定位模塊的數(shù)據(jù)反饋下，及時處理相應故障[3]。

（二）結合工作環(huán)境優(yōu)化設計

不同工作環(huán)境對PLC及拓展設備的應用也會存在較大差異，主要受性能需求、穩(wěn)定性需求、拓展性需求影響。從性能需求來看，不同層次的生產(chǎn)廠家對PLC設備的精準度、靈敏度要求存在較大差異，因而，為了避免PLC設備能有效滿足生產(chǎn)需要，應當重視CPU處理速度、傳感器靈敏度、繼電開關靈敏度等，從穩(wěn)定性需求來看，電磁干擾會造成信息采集、傳輸失準，為確保PLC運作穩(wěn)定性，應當重視所有部件的抗電磁干擾性能的，從拓展性需求角度來看，應結合商家后期升級改造方案，預留并標準化拓展接口。

例如，控制電機運動的PLC設備，一般精準度要求較高，在程序優(yōu)化、CPU處理速度、繼電開關靈敏度方面，注意PLC設計應用工作，可以增強PLC與工作環(huán)境的適宜性。

（三）結合前沿技術優(yōu)化設計

伴隨著時代的發(fā)展，PLC技術日益推陳出新，在設計應用PLC時，應當貼合 前沿技術，對PLC性能上限、控制深度、控制廣度重新評估，以此優(yōu)化PLC技術在電氣設備中的應用形式，也可以結合工作環(huán)境，論證PLC在更復雜生產(chǎn)流程中的應用可能性，以此增強PLC技術在電氣設備中的應用力度。

例如，伴隨著5G技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)信息傳輸速度大幅度增強，將5G技術與PLC有效結合起來，可以改善PLC應用性能、應用廣度，比防說快遞揀選、入庫、出庫管理中，PLC會具備更好的應用效能。

四、總結

綜上來看，本文首先分析PLC技術概況，隨后從基本構造及原理、設計質量保障性措施展開綜合分析，認為應用于電氣裝置的PLC技術類型包括DCS系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)，基本構造為CPU、存儲器、電源，基于原理是信息輸入、程序執(zhí)行、信息輸出，PLC技術下設計電氣自動化控制裝置，可重視應用方向，并結合前沿技術、工作環(huán)境，優(yōu)化PLC應用設計。

參考文獻：

[1] 張姝. 基于PLC技術在電氣控制裝置中的實踐與探究[J]. 科技風， 2019， 375（07）：136.

[2] 董龍虎. 基于PLC技術在電氣控制裝置中的實踐與探究[J]. 建材與裝飾， 2019， 000（012）：234-235.

[3] 劉佩君. 基于PLC技術的電氣自動化控制優(yōu)化系統(tǒng)設計[J]. 數(shù)字化用戶， 2019， 25（4）.