配電柜自動控制中PLC技術(shù)的分析

張英光 李敏

（炎黃職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省淮安市 223400）

為了可以有力的促使我國電力行業(yè)深入發(fā)展，促使電力系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和安全性。有關(guān)工程技術(shù)人員對智能電網(wǎng)構(gòu)建和運(yùn)用進(jìn)一步的研究，促使配電網(wǎng)系統(tǒng)中自動化控制更具科學(xué)性和全面性。

1 PLC技術(shù)

1.1 概述

傳統(tǒng)模式內(nèi)調(diào)頻控制設(shè)備，在進(jìn)行做功的時候，主要應(yīng)用繼電器設(shè)備所具有的邏輯控制效果，但是PLC 自動控制操作系統(tǒng)，可以作為微型計算機(jī)設(shè)備，從而對各項設(shè)備進(jìn)行編程控制和調(diào)頻工作，PLC 設(shè)備在較大的程度上促使我國工業(yè)化不斷深入革新，就原理以及操作過程層面上來講，PLC 技術(shù)在進(jìn)行運(yùn)用的過程比較簡單，關(guān)鍵性原因為PLC 自動控制系統(tǒng)運(yùn)用操作技術(shù)工作人員所熟悉的梯形圖編程模式，由于在熟知編程模式之下，技術(shù)操作工作人員上手較容易，可控性相對較強(qiáng)。由于PLC 自動控制系統(tǒng)具有較高的精準(zhǔn)性，抗干擾性以及穩(wěn)定性，能夠促使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可信度。加之，還可以顯著地將自動系統(tǒng)運(yùn)行壽命延長。和傳統(tǒng)系統(tǒng)相比較之下，其運(yùn)用壽命大幅度提升。雖然PLC 系統(tǒng)自身復(fù)雜性相對較強(qiáng)，但是在對其進(jìn)行維護(hù)的過程中較為便捷，由于其自身體積比較小，非常容易拆卸，連接模式更是簡單便捷。從硬件角度上來講，該系統(tǒng)可以在全國范圍內(nèi)進(jìn)行推廣和運(yùn)用，雖然PLC 控制系統(tǒng)具有較多優(yōu)勢，但是在實際運(yùn)用環(huán)節(jié)中，由于對象只是電機(jī)，若是想要較好的將PLC 系統(tǒng)所具備的優(yōu)點發(fā)揮出需要實施規(guī)范性操作。

1.2 特征

1.2.1 可靠性

原本控制系統(tǒng)大多數(shù)都運(yùn)用繼電器系統(tǒng)，所以自動控制內(nèi)連線經(jīng)常會出現(xiàn)接觸性故障，運(yùn)用具有可編程的邏輯性控制設(shè)備，對各個軟件模塊進(jìn)行連接，可以有效地提升系統(tǒng)所具有的抗干擾能力，將連線接觸層面上存在的隱藏故障得以解決，從而顯著提升設(shè)備的可靠性。

1.2.2 靈活性

自動化控制系統(tǒng)內(nèi)可編程邏輯控制設(shè)備，經(jīng)常是各個模塊共同組成的。該種模塊標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，差異化模塊結(jié)構(gòu)和配置可以產(chǎn)生差異化性質(zhì)的功能模塊，具有較強(qiáng)的靈活性。加之，在自動化操作系統(tǒng)中，適用性相對較強(qiáng)，可以被廣泛運(yùn)用。

1.2.3 簡便性

可編程的邏輯控制設(shè)備可以直接的針對各種危機(jī)進(jìn)行仿真測試，從而不斷地對設(shè)計方案進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)試，從而顯著降低任務(wù)量。加之，其還具有較強(qiáng)的自診斷功能，自動控制可以隨時地對自身的故障進(jìn)行檢查，精準(zhǔn)的尋求出問題模塊，對模塊進(jìn)一步修復(fù)，從而保證系統(tǒng)具有較強(qiáng)的安全性和可靠性。

2 PLC技術(shù)于配電柜設(shè)備自動控制內(nèi)的運(yùn)用

2.1 項目概述

例如。某個低電壓配電柜設(shè)備主網(wǎng)是部分高低電壓配電室設(shè)備裝置，控制柜設(shè)備與PLC 控制柜，箱式變電站低壓端工頻交流電。而后，從低電壓斷路器設(shè)備分成較多的支線，運(yùn)用交流接觸器設(shè)備將其鏈接到其余負(fù)載中。區(qū)域之中負(fù)載相對較多，囊括了各類接觸器設(shè)備、元器件設(shè)備、變頻器設(shè)備與直流調(diào)速器設(shè)備，斷路器設(shè)備和直流接觸器設(shè)備有輔助接觸點和通訊模塊。

2.2 PLC選擇

依照配電網(wǎng)自動化實際需要對系統(tǒng)所需選取的低壓配電柜設(shè)備，各種模擬量和數(shù)字量進(jìn)行確定，運(yùn)用PLC 技術(shù)實現(xiàn)組態(tài)控制以及觸摸屏控制，從而實現(xiàn)遙調(diào)、遙控、遙測以及遙信四大功能[1]。

2.3 控制方式

對于配電柜設(shè)備進(jìn)行操作的環(huán)節(jié)中，大多數(shù)都是運(yùn)用調(diào)節(jié)模式，對控制面板實施控制，運(yùn)用該種模式，主要是在配電柜設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況之下進(jìn)行操作，只是需要進(jìn)行偶爾改變。還有一種模式主要是對配電柜設(shè)備字段進(jìn)行嚴(yán)格控制，該種控制模式主要是對端子層面中的邏輯數(shù)據(jù)輸出端口邏輯進(jìn)一步組合，不同的預(yù)制速度設(shè)置的工作都能夠在里邊完成。而后，再運(yùn)用邏輯輸入端口的控制值進(jìn)行控制與輸出，從而對配電柜設(shè)備進(jìn)行較好地控制。一般來講，在操控配電柜設(shè)備時，需要制定出有關(guān)的政策和規(guī)章制度，需要依照規(guī)章需求，對配電柜進(jìn)行啟停、轉(zhuǎn)速操作。控制的過程中，需要將固定頻率設(shè)置出，而后再控制運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)置。該種控制類型主要是使用配電柜完成控制性操作，造成運(yùn)行成本顯著提升，并不能較好的控制平滑線，促使其可以連續(xù)調(diào)速。對此，該種模式僅僅適用于精準(zhǔn)度要求不高的場所。在對PLC 系統(tǒng)模擬量實施配置，以便于控制模式可以符合標(biāo)準(zhǔn)，但因為模擬量主要需要對設(shè)備電壓信號輸出進(jìn)行控制，非常容易有控制線路中電壓顯著降低問題，對系統(tǒng)安全性和可靠性產(chǎn)生影響。該種通信控制模式工作關(guān)鍵性原理為：把串行電纜設(shè)備簡單連接到一起，從而對配電柜進(jìn)一步的監(jiān)視和控制，保障設(shè)備具有較優(yōu)的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性。

2.4 可編程邏輯控制器的選取

依照配網(wǎng)系統(tǒng)自動化實際需求對配電系統(tǒng)的眾多變量和連續(xù)變量以及離散量進(jìn)行明確，應(yīng)用可編程邏輯控制器設(shè)備對配置以及觸控屏實施控制，更需要促使其達(dá)到遙調(diào)、遙控、遙測以及遙信系統(tǒng)的實際需求。對此，可編程邏輯控制器設(shè)備運(yùn)用SIMATICS7-300PLC 類硬件系統(tǒng)，其具有性質(zhì)較優(yōu)的多功能輸入和輸出端孔以及傳輸功能的處理器設(shè)備，可以實現(xiàn)實時地對可編程邏輯控制器設(shè)備進(jìn)行拓展，命令處置的時間在0.1 微秒到0.6 微秒之間[2]。

首先，需要將任務(wù)進(jìn)行控制和評估，需要依照生產(chǎn)實際狀況，和控制項目要求和特征，對基礎(chǔ)任務(wù)進(jìn)行仔細(xì)的評估，關(guān)鍵需要仔細(xì)對生產(chǎn)工藝以及技術(shù)特征進(jìn)行分析，做好有關(guān)的工藝狀況、控制規(guī)模以及系統(tǒng)體系數(shù)據(jù)處理速度以及可靠性需求進(jìn)行合理的分析和把握，將目標(biāo)確認(rèn)，明確任務(wù)，從而保障控制效果。其次，選擇出適宜的型號，針對于不同控制系統(tǒng)，需要依照控制需求，保障設(shè)備與PLC 型號相適應(yīng)。需要對輸入以及輸出設(shè)備屬性和特點進(jìn)行綜合性考慮，要求被控制對象響應(yīng)速度較優(yōu)。

3 PLC于電力系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)用策略

3.1 提升抗干擾功能

可編程邏輯控制器設(shè)備已然成為目前工業(yè)行業(yè)內(nèi)自動化生產(chǎn)中關(guān)鍵性組成成分之一，具有至關(guān)重要的作用。現(xiàn)階段，超過85%的工業(yè)都運(yùn)用該項控制器設(shè)備，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)實施控制，電力系統(tǒng)本就是法拉第原理所構(gòu)成的體系。較多地電力設(shè)置很難規(guī)避有電磁的干擾，配網(wǎng)現(xiàn)場環(huán)境相對較差，電磁干擾狀況更為嚴(yán)重[3]。若是出現(xiàn)電纜管鋪設(shè)不夠科學(xué)和合理，亦或是施工現(xiàn)場的周圍具有嚴(yán)重的電磁干擾，現(xiàn)場調(diào)節(jié)濕度，溫度不夠正常，地面較為雜亂等各種現(xiàn)象都會非常容易，導(dǎo)致可編程邏輯控制器設(shè)備所計算的數(shù)據(jù)信息不夠精準(zhǔn)，出現(xiàn)錯誤，造成設(shè)備不被控制。對此，可編程控制器設(shè)備運(yùn)用在電力系統(tǒng)中，需要不斷地提升自身所具有的可靠性，運(yùn)用將信號中特定波段頻率排除操作、隔離操作以及吸收操作，從而提升可編程邏輯控制器時具有的抗干擾能力。加之，需要對施工現(xiàn)場進(jìn)一步的維護(hù)，規(guī)避各個環(huán)境因素對可編程邏輯控制器設(shè)備造成的影響。

3.2 實現(xiàn)變頻器自動化控制關(guān)鍵模式

把PLC 技術(shù)運(yùn)用在變頻器內(nèi)，自動化控制實驗主要是運(yùn)用I/O端子。PLC 控制系統(tǒng)和I/O 端子作為PLC 技術(shù)關(guān)鍵內(nèi)容，把兩個層面上的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，然后，科學(xué)、合理應(yīng)用，促使PLC技術(shù)能夠發(fā)揮出最佳效果。在對各項技術(shù)進(jìn)行具體運(yùn)用的過程中，主要包含兩個重要方向。第一，數(shù)字輸入端和 PLC 連接在一起，該種模式需要對PCL 自動化控制系統(tǒng)內(nèi)所攜帶的I/O 端子，可以運(yùn)用導(dǎo)線進(jìn)行控制[4]。第二，模擬量子段與PLC 系統(tǒng)連接到一起運(yùn)行模式下，PLC 自身并不具備模擬量端子，把PLC 系統(tǒng)后臺的控制拓展模塊與變頻器的模擬量實施連接，從而達(dá)到自動化控制的目的，上述二種模式都能夠?qū)ψ冾l器設(shè)備開展有效的設(shè)置，如果變頻器設(shè)備輸入數(shù)字量相對較多就可以得到更多的固定頻率。

4 PLC注意事項

4.1 做好控制設(shè)計與調(diào)試系統(tǒng)

將PLC 技術(shù)運(yùn)用在自動化控制系統(tǒng)中，需要首先做好控制設(shè)計對過程進(jìn)一步提煉，對進(jìn)程進(jìn)一步優(yōu)化。從而保障控制體系能夠發(fā)揮出最大的效果，以便于將自動化控制效果得以實現(xiàn)。

（1）做好有關(guān)控制評估人員，需要依照生產(chǎn)的實際狀況與控制項目的要求和特征，有機(jī)地結(jié)合在一起，仔細(xì)地對基本任務(wù)進(jìn)行評估。關(guān)鍵是需要對分期控制對象、技術(shù)特點、生產(chǎn)工藝進(jìn)行科學(xué)細(xì)致分析。從而，對工藝狀況規(guī)模系統(tǒng)體系具有的可靠性需求以及數(shù)據(jù)信息處理速率等各種狀況進(jìn)行合理地控制分析與把握，以便于對目標(biāo)進(jìn)行確定，明確工作任務(wù)，保障控制效果顯著提升[5]。

（2）對型號進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，針對于不同的控制項目，有不同的控制需求，必須要配合出合適的PLC 型號，這就需要對控制器設(shè)備的型號進(jìn)一步的選擇。需要考慮自動化項目輸出和輸入設(shè)備數(shù)量以及自身特征；目標(biāo)特殊性能與應(yīng)用需求；被控制對象需要響應(yīng)速度，用戶程序存儲容量等；需要滿足項目的要求特征和PLC功能相符合；更需要對設(shè)備通用特征進(jìn)行考量，從而節(jié)約成本，因地制宜的開展控制工作。

（3）選擇PLC 系統(tǒng)，需要對軟件和硬件進(jìn)一步設(shè)置，尋求出適宜的PLC 系統(tǒng)硬件設(shè)計，主要是指 PLC 外部設(shè)備的詳細(xì)設(shè)計；軟件設(shè)備主要是指PLC 各個工作流程的詳細(xì)設(shè)計[6]。硬件設(shè)備的設(shè)計主要需要對輸入設(shè)備控制臺柜以及執(zhí)行軟件進(jìn)一步設(shè)計，可以依照實際狀況和用戶應(yīng)用手冊說明書有機(jī)地結(jié)合在一起，做好輸入和輸出的通道與分配，更需要做好連線的設(shè)計。針對于設(shè)計軟件層面上，需要重新地將工藝流程圖進(jìn)行編寫，確定簡化。然后，進(jìn)一步地對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，確認(rèn)分析轉(zhuǎn)換的條件和循環(huán)分支跳轉(zhuǎn)等各個環(huán)節(jié)，有機(jī)地結(jié)合在一起，設(shè)計出較優(yōu)的流程梯形圖。

（4）系統(tǒng)調(diào)試作為在選型和設(shè)計結(jié)束之后開展的工序。首先，需要實施模擬調(diào)試，看其是否能夠滿足工藝的具體需求，是否需要進(jìn)一步的進(jìn)行調(diào)整。然后，再開展聯(lián)機(jī)的調(diào)試，運(yùn)用分級模式，從內(nèi)到外逐層的深入逐步地進(jìn)行輸入和輸出部件調(diào)試，做出有關(guān)的調(diào)整保障控制精準(zhǔn)無誤，能夠滿足實際的需求[7]。

4.2 優(yōu)化、保持適宜的工作環(huán)境

PLC 工作環(huán)境主要受濕度、溫度、空氣、震動以及電源等各個層面上的條件所影響。需要依照配電項目的實際狀況，對四周的環(huán)境進(jìn)行控制，與PLC 型號特征有機(jī)地結(jié)合在一起；需要必要性地對環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，對條件進(jìn)行創(chuàng)設(shè)，從而形成較優(yōu)的工作環(huán)境，保障PLC 控制效果最優(yōu)。

4.2.1 溫度

一般狀況來講，PLC 需要的溫度要控制在0℃到55℃之間，所以在對PLC 系統(tǒng)進(jìn)行安裝的過程中，需要選取適宜位置保障系統(tǒng)四周具有較強(qiáng)的通風(fēng)和散熱性。

4.2.2 濕度

要求濕度需要低于85%，保障PLC 具有較強(qiáng)的絕緣性[8]。

4.2.3 震動

需要盡量地降低震動，同時保障PLC 運(yùn)行質(zhì)量，PLC 系統(tǒng)需要規(guī)避具有強(qiáng)烈震動源，振動頻率需要控制在10 赫茲到55 赫茲，降低連續(xù)震動的概率。若是有的震動不能夠規(guī)避，必須要進(jìn)行減震和防震操作，例如可以在其中添加減震膠。

4.2.4 空氣

PLC 系統(tǒng)工作的環(huán)境需要盡量地規(guī)避易燃、腐蝕以及易爆等氣體，例如，硫化氫以及氯化氫等。可以將PLC 安裝在封閉性能較優(yōu)的控制室或控制柜中，從而規(guī)避腐蝕性氣體和隔絕粉塵，保障空氣清新度[9]。

5 結(jié)束語

綜上所述，目前科學(xué)和技術(shù)不斷地發(fā)展，促使配電系統(tǒng)自動控制技能更為完善，對其要求更高。因為PLC 技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的水準(zhǔn)顯著提升，配電柜設(shè)備自動化控制有較優(yōu)的前景，PLC 技術(shù)已然成為日后低電壓配電研究的關(guān)鍵性方向。