基于PLC的電氣自動化技術(shù)分析

李明城中鐵三局運輸工程分公司第二運輸段，山西忻州 036100

基于PLC的電氣自動化技術(shù)分析

李明城
中鐵三局運輸工程分公司第二運輸段，山西忻州 036100

PLC技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應用到各個領域中，且獲得了良好的應用效果，對比原來電氣化裝置，基于PLC電氣自動化技術(shù)具有更大的優(yōu)勢，可以通過計算機系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等來對整個生產(chǎn)過程進行自動化控制，及時消除存在的隱患，提高生產(chǎn)運行綜合效果。本文對PLC技術(shù)進行了簡要分析，并對PLC在電氣自動化技術(shù)中的應用方式進行了簡要探討。

PLC；電氣自動化；數(shù)控

PLC在電氣自動化技術(shù)中的應用，對提高生產(chǎn)效率具有重要意義，可以進一步提高電氣自動化企業(yè)市場競爭力。傳統(tǒng)電氣自動化產(chǎn)業(yè)，主要是通過繼電器進行控制，在實際運行中電氣自動化控制效率低下，具有較高的錯誤率。而將PLC應用到電氣自動化技術(shù)中，利用可編程軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電氣控制中的繼電器，來提高整體控制水平，減少生產(chǎn)階段存在的問題，提高整個自動化生產(chǎn)作業(yè)的綜合效率。

1 PLC原理分析

PLC運行主要包括輸入采樣、程序執(zhí)行以及系統(tǒng)輸出刷新3個階段，在輸入采樣階段，通過掃描來獲得相應數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)采樣，并將其儲存到I/O映像區(qū)對應單元。數(shù)據(jù)輸入完成后便會進行程序執(zhí)行階段，輸入數(shù)據(jù)狀態(tài)將會發(fā)生轉(zhuǎn)變，但是儲存在I/O映像區(qū)處理單元內(nèi)的數(shù)據(jù)不會受影響。其中，數(shù)據(jù)輸入時如果選擇用脈沖信號的方式，因其掃描周期更大，可以提高數(shù)據(jù)輸入效果。在程序執(zhí)行階段，PLC會從上到下對用戶進行掃描，且計算時同樣按照固定的線路和順序踐行［1］。一般由程序各觸電來組成掃描路線，并得到最后的計算結(jié)果，將其作為儲存區(qū)狀態(tài)或I/O映像狀態(tài)操作的依據(jù)，檢查用戶程序內(nèi)各項處理程序是否正常執(zhí)行。最后進入系統(tǒng)輸出階段，由PLC完成對用戶程序的所有刷新作用，系統(tǒng)CPU根據(jù)I/O映像狀態(tài)與前階段輸入數(shù)據(jù)對電路進行鎖存，并完成其余外設驅(qū)動。

2 PLC在電氣自動化控制中應用分析

2.1 操作簡單

PLC變成采用的表達方法、電路圖以及符號等，均與傳統(tǒng)電氣控制中的繼電器具有較高的相似度。這樣將PLC應用到電氣自動化中，作業(yè)人員根據(jù)以往工作經(jīng)驗，可以短時間內(nèi)掌握PLC運行原理與控制方法，數(shù)值各項操作指令，完成實際作業(yè)要求。PLC實際應用中難度比較小，工作人員可以通過其完成PLC梯形圖的繪制，其通過一段時間的熟悉，便可以有效運用各項功能，具有很強的適應性，可以滿足電氣自動化行業(yè)發(fā)展要求［2］。

2.2 抗干擾性強

PLC自動化電氣控制化集成電路抗干擾性強，對電路進行加工與設計時，還采用了多項抗干擾工藝，并對控制器安裝了自動檢測與報警裝置，不僅可以有效抵抗外界因素對PLC硬件的影響，同時還能在發(fā)生故障后及時采取措施處理，提高綜合控制效果。因為PLC自動化電氣控制技術(shù)抵抗性能遠大于傳統(tǒng)繼電器，在實際應用中具有更大的優(yōu)勢。

與傳統(tǒng)繼電器控制方式相比，PLC自動化電氣控制以儲存邏輯控制技術(shù)，代替了傳統(tǒng)的接線邏輯技術(shù)，可以更好降低系統(tǒng)所占用的物理空間，且設計與加工所需時間更少，減少了外在接線數(shù)量，降低了后期應用階段設備維護難度。并且，因為PLC電氣自動化控制系統(tǒng)具有高抗干擾性，能夠良好時應各類型環(huán)境，即便是發(fā)生故障也會及時自動報警，運維人員便可以及時采取措施進行故障處理，縮短故障排除時間，降低故障危害。

3 基于PLC電氣自動化技術(shù)分析

3.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成模塊

3.1.1 主機

PLC電氣自動化控制系統(tǒng)主機部分，主要分為記憶系統(tǒng)、運算系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)，具體具有邏輯運算、狀態(tài)顯示、能源供應、判斷、儲存程序以及計數(shù)等功能，可以滿足基本工作需求。

3.1.2 輸入/輸出

即I/O模塊，輸入模塊將一定量直流電通過X端輸入，對外部控制節(jié)點進行判斷，確定是否對輸入節(jié)點進行連接。主機均是通過輸入模塊來判斷是否輸入信號，其中外部控制接點形式比較多，如按鈕開關、光電開關以及壓力開關等。而輸出模塊一般為負載元件，由PLC自動化電氣控制系統(tǒng)進行控制，因為系統(tǒng)不對外供電，內(nèi)部僅有開關節(jié)接點，需要通過外部電源進行供電［3］。常見的外部電源為24V直流電或者220V交流電，并配套設置計時器、計數(shù)器、指示燈以及繼電器等負載元件完成供電。

3.1.3 程序書寫器

此模塊功能與電腦鍵盤相似，主要由命令鍵、操作鍵與數(shù)字鍵，且具備顯示與開關等基礎功能，滿足電氣自動化控制要求。

喬納森在《學習環(huán)境的理論基礎》一書中說，“情境是利用一個熟悉的參考物，幫助學習者將一個要探究的概念與熟悉的經(jīng)驗聯(lián)系起來，引導他們利用這些經(jīng)驗來解釋、說明，形成自己的科學知識。”[2]一位德國學者說過這樣一個比喻，把15克鹽放在你面前，無論如何你也難以下咽，但將15克鹽放入湯中，你會在享用美味佳肴的同時，不知不覺把鹽全部吸收。情境之于知識，猶如湯之于鹽，鹽需要溶入湯中才能被吸收，知識也需要融入情境中，才能顯示出活力和美感，才能被學生理解、消化、吸收。這就是情境的價值。[3]

3.1.4 輔助設備

PLC電氣自動化技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應用到各個領域中，但是在面對不同生產(chǎn)需求時，需要配備相應的輔助設備，如微電腦連接線、USB等實現(xiàn)對PLC自動化電氣控制系統(tǒng)的控制。

3.2 技術(shù)應用主要方向

3.2.1 電力系統(tǒng)應用

將PLC電氣自動化技術(shù)應用到電力系統(tǒng)中，針對各輔助系統(tǒng)，如水處理、輸煤、除渣等子系統(tǒng)，對其順序控制與開關量控制進行優(yōu)化，貫徹落實節(jié)能減排理念，提高輔助系統(tǒng)自動化控制水平?，F(xiàn)在我國很多大型火電企業(yè)將PLC技術(shù)應用到輔助系統(tǒng)中，代替了傳統(tǒng)的繼電器控制，即可以實現(xiàn)對某子系統(tǒng)的單獨控制，同時也可以通過通信總線與信息模塊來實現(xiàn)對全廠生產(chǎn)流程的協(xié)調(diào)控制，提高整體生產(chǎn)效率。例如輸煤系統(tǒng)在很大程度上決定了企業(yè)生產(chǎn)綜合效率，且會對生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生影響，其主要包括主站層、遠程IO層以及現(xiàn)場傳感器等，運用PLC技術(shù)就需要針對此進行研究。其中，主站層多設置在系統(tǒng)集控室內(nèi)，利用遠程IO站和光纖通訊總線進行連接，且利用二次控制電纜來連接遠程IO站與輸煤傳感器。控制室內(nèi)操作人員可以通過顯示屏來對生產(chǎn)流程進行監(jiān)控，并運用軟繼電器控制開關量，提高開關控制器可靠性，減少故障的發(fā)生，降低后期維護工作量。

3.2.2 數(shù)控系統(tǒng)應用

對于機床生產(chǎn)來說，傳統(tǒng)設計方式為電氣控制，以及繼電器/接觸器系統(tǒng)，在實際作業(yè)中容易出現(xiàn)接觸不良、接線老化以及觸頭電弧等問題，整體作業(yè)效率差，后期維護管理要求高。將PLC技術(shù)應用到機床設計中，從根本上提高其自動化效率，且具有實時控制與監(jiān)控功能，減少運行過程中故障發(fā)生率，降低運行損耗，且減少了后期運維工作量。另外，數(shù)控系統(tǒng)可應用的控制方法比較多，可以根據(jù)實際情況來選擇。一般加工時選擇用點位控制方式，如孔加工機床，PLC模塊對機床機械結(jié)構(gòu)進行了簡化，消除了傳統(tǒng)模式中能耗多、故障高等隱患，從根本上提高生產(chǎn)效率。

3.2.3 空調(diào)系統(tǒng)應用

空調(diào)制冷系統(tǒng)中冷凍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，運行所需能耗多，傳統(tǒng)控制方式為繼電控制，故障率比較高。為改善此類問題，應用PLC技術(shù)進行改造，可以提高系統(tǒng)運行可靠性，降低后期維護難度，并提高系統(tǒng)運行可靠性，充分發(fā)揮其所具有的基礎功能。

4 結(jié)論

為滿足行業(yè)發(fā)展要求，針對電氣自動化技術(shù)進行分析，為提高控制效果，可以將PLC技術(shù)應用其中，通過其所具有的編程簡單、可靠性高、維護性強等特點，對傳統(tǒng)電氣控制技術(shù)就行優(yōu)化，爭取不斷提高綜合生產(chǎn)效率。

［1］陳鏡波.PLC技術(shù)在電氣自動化中的應用［J］.機電信息，2013（9）：106-107.

［2］馬彪.基于PLC技術(shù)的電氣自動化分析［J］.科技風，2012 （20）：59.

［3］葉茂.基于PLC的自動化電氣控制技術(shù)分析［J］.有色金屬文摘，2015（6）：113-114.

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1674-6708（2016）168-0230-02

李明城，中鐵三局運輸工程分公司第二運輸段，研究方向為電氣工程。