PLC技術在電氣自動化中的應用分析

許繼承

摘? 要：隨著科學技術的不斷發(fā)展，工業(yè)生產處于不斷的發(fā)展與進步當中。近些年來，PLC技術的出現(xiàn)無疑為電氣自動化行業(yè)帶來了福音，成為了電氣自動化中的重要部分。通過PLC技術的控制，相關的工業(yè)生產更加的便利、高效，這也是PLC技術得到廣泛運用的原因。利用自動化水平，實現(xiàn)對工業(yè)生產的過程控制。文章從PLC技術的特點、PLC技術的工作原理、PLC技術在電氣自動化中的運用三方面進行介紹和分析PLC技術在工業(yè)生產中的重要性。

關鍵詞：PLC技術;電氣自動化;應用分析

中圖分類號：TP273? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）08-0180-02

Abstract： With the continuous development of science and technology， industrial production is in continuous development and progress. In recent years， the advent of PLC technology has undoubtedly brought the gospel to the electrical automation industry and has become an important part of electrical automation. Through the control of PLC technology， related industrial production is more convenient and efficient， which is why PLC technology is widely used. To utilize the level of automation to achieve process control of industrial production， this paper introduces and analyzes the importance of PLC technology in industrial production from three aspects： the characteristics of PLC technology， the working principle of PLC technology， and the application of PLC technology in electrical automation.

Keywords： PLC technology; electrical automation; application analysis

引言

電氣自動化對于工業(yè)生產來說十分重要，同時它也代表著一個國家現(xiàn)代化以及工業(yè)生產的程度?？茖W技術的快速發(fā)展，為電氣自動化的發(fā)展與進步貢獻了力量，計算機技術的使用，使得電氣自動化實現(xiàn)了對工業(yè)生產的過程控制。對于相關的工作人員來說，他們應當學會并且熟練的使用該項技術，使得PLC技術更好地運用到電氣自動化當中，對于在實際生產當中可能存在的問題，應當及時進行解決，提出合理的解決方案，促進工業(yè)生產的發(fā)展與進步。

1 PLC技術的特點

PLC技術是計算機技術中的重要部分，它可以有效地實現(xiàn)對工業(yè)生產地過程控制，促進工業(yè)生產的有序進行。PLC技術的特點主要包括三個方面，第一，PLC技術的抗干擾能力強，并且具有自我診斷的功能，對于出現(xiàn)的錯誤信息能夠及時進行識別，同時可以通過濾波、隔離以及故障檢測等軟件對錯誤信息進行診斷，進行信息的恢復與保護，PLC技術穩(wěn)定性高、可靠性高，適宜復雜的工作環(huán)境。第二，PLC具有完備的系統(tǒng)功能，同時它還具有很強的適應能力，可以實現(xiàn)與工業(yè)生產之間的有機融合，滿足復雜工業(yè)環(huán)境的需要，對于擴展系統(tǒng)功能、改變控制程序、簡化管理程序具有重要作用。第三，PLC技術使用的是梯形圖編程的方法，這種方式較為直觀與清晰，相關的工作人員可以在短時間內掌握對該技術的操作方法。而且繼電器被軟件所取代，減少了接線的工作量，同時還不需要考慮節(jié)點的變位問題，對于一些所需要修改的程序，直接在硬件與軟件上即可修改。軟件具有耗損低、重量輕、抗干擾能力強的特點，即使工作人員缺乏一些計算機的知識，也可以進行常規(guī)的操作[1]。

2 PLC技術的工作原理

2.1 循環(huán)掃描

PLC的運作方式是不同于其他微型電腦的，它采取的方式是循環(huán)掃描的方式，PLC整個用戶運行程序的時間，也就是它的掃描周期，應當小于100ms。

2.2 建立I/O映像區(qū)

定時采樣與定時輸出是PLC在輸入輸出操作中主要采取的方式，對所有輸入點進行采樣的時間段一般是在掃描周期的開始或者結束。對于所取得的采樣結果輸入到RAM區(qū)域，這樣有利于之后的執(zhí)行過程中獲取所需要的字段信息，并且無需在現(xiàn)場直接采樣。同樣，控制信息的輸出也不采取逐個產生輸出的方法，而是將控制信息存儲在圖像區(qū)域中，掃描周期元素后集中輸出圖像區(qū)域中的控制信息。通過I/O圖像區(qū)域的建立，PLC已經成為一個真正的數(shù)字采樣系統(tǒng)。即使PLC在任何時候都不能實時輸入和輸出，目前的數(shù)字采樣系統(tǒng)已經適合工業(yè)生產的需求。為了采樣的結果足夠精準，相關工作人員需要控制較短的采樣周期，同時采樣的頻率相對較高，才能更好地推動工業(yè)生產的發(fā)展。

2.3 特殊功能模板

盡管PLC技術限制了用戶程序的長度，但是在工業(yè)生產中的大部分數(shù)字量也是適宜PLC技術。在工業(yè)生產的過程中，往往會出現(xiàn)一些問題，這也就對PLC提出了更多的要求，比如網絡通信、模擬量處理、閉環(huán)控制等。對于模擬量的輸入輸出和簡單的控制，不僅需要PLC的主CPU和部分硬件作為支撐，同時還需要通過相應的軟件來實現(xiàn)。對于一些特殊的情況，比如涉及計算量、CPU運行時間、PLC程序的一些限制時，往往是使用較為獨立的CPU模板以及相應的系統(tǒng)軟件來完成控制任務。利用總線接口連接的方式，促進模板與PLC主CPU之間的協(xié)調工作。主CPU定期對模板發(fā)送命令，模板也定期對主CPU發(fā)送自己的狀態(tài)[2]。

3 PLC技術在電氣自動化中的運用

3.1 在公路交通系統(tǒng)中的應用

在公路交通系統(tǒng)中運用PLC技術，一方面是它所具有較強的環(huán)境適應性，另一方面是它具有豐富的定時器資源，可以有效地應用在交通燈的控制當中。而且PLC技術中自帶通信聯(lián)網的功能，可以有效地控制區(qū)域內的信號燈組合，實現(xiàn)全天無人的控制。通過統(tǒng)一管理和控制，有效縮短行車等待時間，提高交通控制水平。此外，傳統(tǒng)公路收費站不同車道機電設備配置存在明顯差異。這些設備控制的主機維護性差，通用性差，不便于維護和使用。它有自己的上位機和時鐘功能接口，通過相關的軟件編程等，可以實現(xiàn)對霧燈和棚燈的智能化、無人化控制，還可以組合解碼其他指令，數(shù)據(jù)可以有效地轉換并傳輸?shù)絃ED數(shù)碼管。用PLC開發(fā)的車道控制器具有很強的維護性和通用性，設備的穩(wěn)定性和使用壽命得到了顯著提高。

3.2 在智能化中央空調中的應用

傳統(tǒng)的繼電保護電路不具有復雜的邏輯功能，進行一般的數(shù)字控制也是較為困難的。同時對于以往的繼電保護電路，創(chuàng)建適宜的邏輯控制的設計難度較大，相應的維護也相對復雜，在實際運行中容易出現(xiàn)問題。隨著PLC技術的出現(xiàn)和應用，傳統(tǒng)的繼電器逐漸被淘汰，PLC技術具有自診斷和聯(lián)網功能，控制系統(tǒng)使用維護方便，抗干擾能力強，能有效適應當前的網絡結構，并能在中央空調制冷系統(tǒng)中取得很好的應用效果。在智能中央空調中，上位機控制系統(tǒng)的運行需要執(zhí)行過程參數(shù)檢測、數(shù)據(jù)分析等功能。因此在智能中央空調領域有著非常廣闊的發(fā)展前景[3]。

3.3 在皮帶運輸系統(tǒng)中的應用

PLC技術在皮帶運輸系統(tǒng)中的運用，主要適用于煤礦企業(yè)。它的操作方式與傳統(tǒng)的繼電器方式不同，更為人性化。主要為手動操作以及自動操作，兩種操作方式可以實現(xiàn)自由切換，不需要其他的輔助條件。它還可以高效地控制設備的運行，有效地掌控系統(tǒng)中各設備的開關，相關的工作人員可以根據(jù)實際的需要，對設備實現(xiàn)有選擇的管理。同時在出現(xiàn)一些故障時，它還可以實現(xiàn)自我診斷，及時預警，這也是PLC技術越來越受到更多企業(yè)青睞的原因。

3.4 在電力系統(tǒng)中的應用

隨著中國節(jié)能減排工作的不斷深入，高產電力企業(yè)的目標是提高效率，減少資源浪費，對輔助自動控制水域的要求非常嚴格。許多大型電力企業(yè)采用PLC技術代替以往的繼電控制，借助信息模塊，控制器可以實現(xiàn)工藝過程的獨立控制和生產的有效協(xié)調。PLC技術可以運用在除灰系統(tǒng)中，比如輸送風機、加熱器等，可以有效提升電力系統(tǒng)的除灰水平，進而提高整個系統(tǒng)的工作效率[4]。

3.5 在火電廠中的應用

PLC技術在火電廠的應用包括順序控制、開關控制、調速器控制和閉環(huán)控制。首先，在順序控制的應用中，順序控制和開關控制在火力發(fā)電系統(tǒng)輔機系統(tǒng)的流程中得到了廣泛的應用，特別是在節(jié)能要求不斷提高的情況下，一方面利于企業(yè)的發(fā)展，另一方面也在最大限度地減少能耗。在生產過程中，車間的自動化控制水平越來越嚴格。許多大型火電企業(yè)的PLC控制系統(tǒng)有著非常廣泛的應用，可以有效地替代以往的繼電控制。隨著技術水平的不斷發(fā)展和提高，PLC控制系統(tǒng)在實際應用中可以獨立控制工藝流程，也可以實現(xiàn)整個生產工作的有效協(xié)調。其次，在開關量控制的應用中，一般情況下是采用電磁繼電器。由于系統(tǒng)中較多的電磁元件，無法有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時，由于復雜的布線和維護困難等因素，PLC的應用越來越廣泛，能夠有效地保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實際應用中，系統(tǒng)能結合具體的運行情況發(fā)出正確的信號，并在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時自動啟閉。PLC系統(tǒng)在實際應用中也可以簡化二次接線。為了進一步提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可以采用PLC作為備用電源。通過編程可以進行多樣的運行方式，而且它不僅具有高可靠性，同時接線簡單，成本較低。再次，在調速器控制的應用中，目前的調速器已逐步發(fā)展到計算機調速器階段。PLC控制系統(tǒng)包括不同的單元，如緩沖調節(jié)單元和速度控制單元，實現(xiàn)對調速器調節(jié)和速度測量的控制。最后，在閉環(huán)控制的應用中，火電廠的水泵的數(shù)量不斷增加。由于PLC技術在火電廠中的運用，泵的連續(xù)運行實踐可以根據(jù)PLC順序控制模塊分為主泵與備用泵?；痣姀S的水泵控制一般包括常規(guī)控制和PLC控制兩種方式，以保持水泵的連續(xù)穩(wěn)定運行。總的來說，PLC技術的使用對于火電廠來說是十分有利的。

4 結束語

PLC技術的多優(yōu)點是它成為電氣自動化重要部分的主要原因，與傳統(tǒng)的繼電保護技術相比，其控制系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，可以應用于不同復雜的工業(yè)環(huán)境，在電氣自動化中的應用越來越廣泛。為了更好地促進PLC技術的發(fā)展，需要進行相應的改進與完善。而且相關的工作人員有必要不斷地學習以及研究PLC技術，促進該項技術在電氣自動化中的運用，同時通過PLC技術與工業(yè)生產間的有機融合，促進工業(yè)生產的發(fā)展與進步。

參考文獻：

[1]李春明，德湘軼.基于PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用分析[J].南方農機，2018（11）：142.

[2]王憲華.基于PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2019（05）：151-152.

[3]陳蕭，劉松濤，程賽葛.電氣工程自動化控制中PLC技術的應用研究[J].電子測試，2019（Z1）：39-40.

[4]張建軍.PLC技術在電氣工程及其自動化控制中的應用分析[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2019（08）：207-208.