電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用分析

無(wú)錫技師學(xué)院 錢(qián)錦鋒

當(dāng)前時(shí)期，電氣自動(dòng)化不斷發(fā)展、日趨成熟，PLC控制技術(shù)因而得到不斷完善和進(jìn)步，并且其在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。和傳統(tǒng)類型的電氣化控制對(duì)比后不難發(fā)現(xiàn)，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)為微處理器，整合了計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和繼電器技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及通訊技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這便深度拓寬了PLC技術(shù)應(yīng)用范疇。因?yàn)镻LC技術(shù)的靈活性特點(diǎn)和可靠性特點(diǎn)十分突出，所以便成為了現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的“寵兒”，本文將從實(shí)際角度出發(fā)，對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制匯中PLC技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)予以詳細(xì)分析與闡述。

PLC技術(shù)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)之弊端，為實(shí)現(xiàn)真正的電氣系統(tǒng)自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)前PLC技術(shù)發(fā)展日益成熟，在如今電氣自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用，最為常見(jiàn)的就是輸煤系統(tǒng)和除灰系統(tǒng)中使用PLC技術(shù)，企業(yè)工作效率得到了大幅度的提升。正因?yàn)镻LC技術(shù)在自動(dòng)化控制中被大力使用，所涉行業(yè)在其助力下得以不斷發(fā)展，不僅提升了工作效率，也減少了成本投入，增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。

1 PLC軟硬件構(gòu)成、特點(diǎn)、原則

1.1 軟硬件構(gòu)成

PLC運(yùn)行期間，要根據(jù)相應(yīng)邏輯順序?qū)斎虢涌谟枰話呙瑁笞x取輸入值具體信息，讀取用戶編寫(xiě)的程序，從而有效處理輸入值，最后將計(jì)算機(jī)端處理結(jié)果轉(zhuǎn)化為輸出值，以驅(qū)動(dòng)外設(shè)。用戶編寫(xiě)程序會(huì)存儲(chǔ)到PLC存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)，這便是PLC執(zhí)行計(jì)算功能和發(fā)揮控制作用的憑證，CUP負(fù)責(zé)所有邏輯運(yùn)算。PLC系統(tǒng)硬件部分總共分為基本控制單元和擴(kuò)展單元以及編程器這三項(xiàng)，基本控制單元涵蓋了中央處理器和存儲(chǔ)器以及外圍接口等相關(guān)硬件，而此時(shí)擴(kuò)展單元?jiǎng)t主要負(fù)責(zé)增加一些特殊功能，從而更好的滿足自動(dòng)化控制目標(biāo)，典型的就是網(wǎng)絡(luò)通信功能以及定位控制功能等，編程器主要負(fù)責(zé)的提供便于用戶輸入以及調(diào)試控制的有關(guān)程序；PLC系統(tǒng)軟件是所涉運(yùn)行程序的組合體，主要由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件一同構(gòu)成，前者為系統(tǒng)是為用戶提供指令解釋的一項(xiàng)程序，由制造商負(fù)責(zé)編寫(xiě)，并固化于系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器內(nèi)部，期間用戶不能直接參與改寫(xiě)，后者是用戶按照基本控制要求，使用PLC編程語(yǔ)言進(jìn)行編制的一種程序，并且編程語(yǔ)言種類多種多樣，一般情況下囊括了圖形符號(hào)表達(dá)程序和文字符號(hào)表達(dá)程序兩大類，梯形圖語(yǔ)言屬于整個(gè)PLC編程應(yīng)用中的核心語(yǔ)言。

1.2 特點(diǎn)

和傳統(tǒng)工業(yè)控制裝置對(duì)比，PLC的優(yōu)勢(shì)尤為明顯，主要分為以下幾點(diǎn)：

第一，超高性價(jià)比。PLC技術(shù)日趨完善的當(dāng)下，市面流轉(zhuǎn)的PLC產(chǎn)品基本完成了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，諸多電氣設(shè)備上均集成了和PLC相互通信的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，由此操作起來(lái)就十分方便且快捷，使用成本也很低。

第二，編程操作簡(jiǎn)單。PLC程序設(shè)計(jì)相對(duì)而言較為簡(jiǎn)單，就算不是計(jì)算機(jī)編程專業(yè)人員，在簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)培訓(xùn)后短時(shí)間內(nèi)就可上手。并且PLC編程環(huán)境也不復(fù)雜，用戶在本地計(jì)算機(jī)端就能高效完成編程，之后在此基礎(chǔ)上借助接口發(fā)送至PLC內(nèi)即可。

第三，抗干擾能力強(qiáng)。最初的PLC產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)期間，就側(cè)重分析了外界干擾對(duì)電氣控制工作的影響，新型PLC產(chǎn)品中的集成抗干擾技術(shù)，使得電氣設(shè)備運(yùn)行變得愈加安全可靠。

1.3 原則

需要注意的是，PLC技術(shù)的專業(yè)性極強(qiáng)，并且所涉細(xì)節(jié)繁多，若想全方位、多角度的提升電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平，務(wù)必要遵循幾項(xiàng)原則。

第一，合理選型原則。當(dāng)前時(shí)期，PLC技術(shù)迅猛發(fā)展，市面上出現(xiàn)了各式各樣PLC機(jī)型號(hào)，在選型期間要透徹分析電氣設(shè)備的基礎(chǔ)性運(yùn)行狀況和自動(dòng)化控制工作的若干要求，以易維護(hù)、穩(wěn)定性高的機(jī)型作為主選。譬如電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境極佳且維修量不大的情況下，此時(shí)便可考慮使用整體式結(jié)構(gòu)的PLC，并且還要側(cè)重分析PLC設(shè)備性價(jià)比問(wèn)題，遵循擇優(yōu)而取原則，要追求經(jīng)濟(jì)效益最大化。

第二，程序最優(yōu)化原則。在進(jìn)行PLC控制程序編寫(xiě)的過(guò)程中，技術(shù)人員務(wù)必要深度考慮生產(chǎn)工藝的具體要求，隨后才能去針對(duì)性的編寫(xiě)預(yù)定控制程序，按照自動(dòng)化控制要求去順勢(shì)優(yōu)化程序，這樣才能從根本上提升程序運(yùn)行水平。

第三，適應(yīng)性原則。需要注意的是，很多生產(chǎn)工藝環(huán)境相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，使用PLC技術(shù)的過(guò)程中一定要側(cè)重考慮環(huán)境因素對(duì)諸多零部件造成的影響，譬如環(huán)境溫度因素和濕度因素以及設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)等，將這些因素考慮完備才能保障整個(gè)系統(tǒng)即使處在復(fù)雜條件下也可有條不紊運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化管控。

2 電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用

起初，PLC技術(shù)主要被用在自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)光量控制中，但由于當(dāng)時(shí)監(jiān)控技術(shù)不先進(jìn)，加之系統(tǒng)本體數(shù)據(jù)處理能力弱，所以整體服務(wù)效能不達(dá)標(biāo)。當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC技術(shù)得以日漸優(yōu)化和整改，在不斷的創(chuàng)新發(fā)展中，其應(yīng)用范圍開(kāi)始不斷拓寬，并且PLC技術(shù)開(kāi)始延伸至電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，也起到了巨大效果。

2.1 順序控制

應(yīng)該了解到，順序控制和開(kāi)光量控制是當(dāng)前時(shí)期電氣輔助系統(tǒng)中兩類核心控制方式。在實(shí)際運(yùn)行期間，基于節(jié)能增效方針政策背景下，社會(huì)各界愈加重視企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化能力，所以傳統(tǒng)繼電控制器就被PLC取而代之，PLC被廣泛應(yīng)用在電氣輔助系統(tǒng)之中。具體運(yùn)作過(guò)程中可單獨(dú)對(duì)工藝運(yùn)行流程加以操控，并且在信息模塊和通信總線連接的配合助力下，可有效控制企業(yè)生產(chǎn)工作流程。需知，無(wú)論是電力自動(dòng)化人力控制系統(tǒng)，還是現(xiàn)在的電氣自動(dòng)化強(qiáng)電控制系統(tǒng)，都少不了計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐，可以這樣說(shuō)，沒(méi)有計(jì)算機(jī)就沒(méi)有自動(dòng)化。

以輸煤系統(tǒng)自動(dòng)化為例，其自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)效果如何，對(duì)電氣自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)會(huì)起到?jīng)Q定性作用。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中使用PLC技術(shù)，人機(jī)接口同階段PLC所組成的主站層、對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程IO站、現(xiàn)場(chǎng)傳感器等一應(yīng)俱全，以通信總線為操控載體，使系統(tǒng)集控室內(nèi)的主站層與遠(yuǎn)程IO站相連，由此就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程IO站和傳感器相互連接。PLC技術(shù)應(yīng)用在集控室中，操作員在電子顯示屏上就可進(jìn)行電氣化系統(tǒng)全面監(jiān)控。

2.2 開(kāi)光量控制

以往舊式控制系統(tǒng)運(yùn)作期間，普遍都是以電磁型繼電器裝置為主，所以系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行期間，因?yàn)闀?huì)出現(xiàn)很多觸電故障，所以系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和系統(tǒng)運(yùn)行可靠性就難以得到保障。還有就是在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，接線較為復(fù)雜。但將PLC技術(shù)應(yīng)用在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中就大不一樣，僅需取締相關(guān)繼電器實(shí)物元件便可輕松實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，既提升了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，還可以優(yōu)化系統(tǒng)整體功能。PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，無(wú)需過(guò)多輔助開(kāi)關(guān)設(shè)置，對(duì)分支斷路器信號(hào)予以集中控制，此時(shí)應(yīng)用相稱的備用電源進(jìn)行自動(dòng)控制，從而便維系了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和有效性。電氣系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)用PLC技術(shù)，數(shù)據(jù)處理能力和邏輯判斷能力雙優(yōu)，抗干擾能力大幅度增加，并且適用范圍也會(huì)進(jìn)一步的得到拓展。

2.3 閉環(huán)控制

系統(tǒng)中所涉泵類電機(jī)一般都存在很多啟動(dòng)模式，以自動(dòng)啟動(dòng)和控制箱啟動(dòng)最具代表性。電氣系統(tǒng)運(yùn)行期間，使用PLC技術(shù)便可自動(dòng)化啟動(dòng)電機(jī)，利用機(jī)旁屏手動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，僅需在啟動(dòng)時(shí)調(diào)劑現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)，按照各泵運(yùn)行持續(xù)時(shí)間情況判斷是否開(kāi)關(guān)備用泵。當(dāng)前時(shí)期，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制中，通常都要將PLC控制系統(tǒng)和常規(guī)型控制系統(tǒng)結(jié)合使用，后者主要是對(duì)前者的一種補(bǔ)充，屬于對(duì)控制泵類電機(jī)的一類安全回路。簡(jiǎn)而言之，也就是在系統(tǒng)運(yùn)行期間，若是PLC出現(xiàn)故障不再運(yùn)行，也會(huì)有后備常規(guī)系統(tǒng)來(lái)維系電機(jī)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。將調(diào)制調(diào)節(jié)器安裝在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性得到雙向保證。電氣PLC控制系統(tǒng)總共含有電子調(diào)節(jié)和電液執(zhí)行以及轉(zhuǎn)速測(cè)量三個(gè)單元，需特殊強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，上述三個(gè)單元之間會(huì)進(jìn)行相互配合，從而完成有效、優(yōu)質(zhì)的閉環(huán)操控。

3 未來(lái)PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的發(fā)展趨勢(shì)分析

計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及自動(dòng)化控制技術(shù)等的多元發(fā)展，未來(lái)會(huì)有更多的技術(shù)成果被應(yīng)用在PLC之中，這必然會(huì)推動(dòng)PLC技術(shù)不斷發(fā)展和優(yōu)化。相信在未來(lái)，PLC裝置和電氣設(shè)備等的集成化程度會(huì)更深，電氣設(shè)備控制系統(tǒng)也會(huì)變得盡善盡美，運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性也會(huì)進(jìn)一步增加，控制精準(zhǔn)度也會(huì)更上一層樓。通過(guò)科學(xué)應(yīng)用PLC技術(shù)，人機(jī)互動(dòng)界面設(shè)計(jì)會(huì)愈加精良，通信設(shè)備也會(huì)被設(shè)計(jì)的更加合理，從而滿足當(dāng)前電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的若干技術(shù)需求。在大型電器控制系統(tǒng)運(yùn)作期間，一定要根據(jù)具體控制需求以及相應(yīng)的PLC技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行控制裝置設(shè)計(jì)，這樣才能滿足企業(yè)生產(chǎn)所需，提升生產(chǎn)效率，不被市場(chǎng)淘汰，以科技推動(dòng)企業(yè)發(fā)展。

PLC技術(shù)控制功能的實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)先進(jìn)軟硬件系統(tǒng)的支持，所以旨在提升電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平，技術(shù)人員務(wù)必要具備充裕的專業(yè)知識(shí)和職業(yè)素養(yǎng)，要全面了解PLC系統(tǒng)硬件構(gòu)成知識(shí)和軟件編寫(xiě)知識(shí)。另外，在PLC技術(shù)中，控制程序設(shè)計(jì)最為重要，身為技術(shù)人員一定要明確好程序控制目標(biāo)，之后使用最為適宜的方法以及精良的編程語(yǔ)言去編寫(xiě)相關(guān)程序，程序編寫(xiě)完成后還要跟進(jìn)檢查和調(diào)試等一系列工作，防止重復(fù)輸出錯(cuò)誤。PLC技術(shù)應(yīng)用在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中，體現(xiàn)在很多方面，包括順序控制和開(kāi)關(guān)量控制以及閉環(huán)控制等多個(gè)環(huán)節(jié)，若想最大限度上發(fā)揮出該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，一定要遵循相關(guān)原則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能提升電氣自動(dòng)化控制水平，讓技術(shù)助力生產(chǎn)，促進(jìn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)：歸結(jié)來(lái)講，PLC在當(dāng)前電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中得到大力應(yīng)用和推廣，使得企業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量持續(xù)攀升，應(yīng)用PLC技術(shù)便可進(jìn)行有效的順序控制和開(kāi)光量控制以及閉環(huán)控制，提升了系統(tǒng)整體的自動(dòng)化控制能效，所以未來(lái)還要對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，由此去滿足企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)，讓科技助力經(jīng)濟(jì)發(fā)展。