電力拖動(dòng)一體化中的PLC技術(shù)運(yùn)用

田宗奎

（云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，云南 昆明 650200）

在新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，電力促進(jìn)了中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在此背景下，，電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平有所提高，因?yàn)镻LC的性能優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域?？删幊炭刂破髟陔娏ν蟿?dòng)集成系統(tǒng)中的應(yīng)用顯而易見(jiàn)，提高了系統(tǒng)自動(dòng)化水平，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。因此，在整合電力拖動(dòng)時(shí)，必須加強(qiáng)對(duì)可編程控制器的應(yīng)用研究[1]。

1 PLC技術(shù)與電力拖動(dòng)一體化概述

1.1 PLC技術(shù)的概念

PLC是數(shù)據(jù)收集和處理的控制系統(tǒng)。其硬件與單臺(tái)計(jì)算機(jī)的硬件相同，具有獨(dú)立的處理器、I/O端口和控制面板。PLC可以收集和處理電能集成系統(tǒng)的開(kāi)放式和模擬數(shù)量數(shù)據(jù)，并具有強(qiáng)大的編程能力。將API技術(shù)集成到示意圖程序中。它可以提高復(fù)雜邏輯程序的處理質(zhì)量，并改變傳統(tǒng)的布線方法，以降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。隨著PLC技術(shù)的不斷進(jìn)步，其應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大，在中國(guó)鋼鐵、石油等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC技術(shù)可以收集切換數(shù)據(jù)，在印刷等設(shè)備中發(fā)揮重要作用；可編程控制器對(duì)數(shù)量和工藝的控制對(duì)冶金工業(yè)也非常有用。此外，PLC技術(shù)還具有通信功能，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。

1.2 PLC的特點(diǎn)

PLC廣泛應(yīng)用于電力拖動(dòng)集成，具有以下特點(diǎn)：

首先，PLC的可靠性很高，可靠性是設(shè)備或系統(tǒng)廣泛使用的基礎(chǔ)。PLC可編程控制器采用大規(guī)模集成電路，技術(shù)上無(wú)疑先進(jìn)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，這也決定了其可靠性的優(yōu)勢(shì)。對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)的審查表明，基于可編程控制器的控制系統(tǒng)將不會(huì)那么復(fù)雜，系統(tǒng)故障率將低于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。同時(shí)PLC控制系統(tǒng)具有自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警功能，也能提高系統(tǒng)本身的可靠性。其次，PLC功能是完美的。經(jīng)過(guò)研究人員和技術(shù)人員多年的不懈努力和探索，他們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為技術(shù)發(fā)展提供了保障。PLC在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成熟，能夠在很大程度上滿足電氣系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展需要。第三，PLC編程語(yǔ)言易于學(xué)習(xí)，不需要大量的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，可以通過(guò)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)進(jìn)行編程?；诳删幊炭刂破鞯南到y(tǒng)簡(jiǎn)化了設(shè)備和程序，外部電纜和接口更簡(jiǎn)單，通過(guò)存儲(chǔ)和編輯簡(jiǎn)化了維護(hù)。第四，PLC設(shè)備相對(duì)較小，從而節(jié)省了大量空間，使系統(tǒng)具有低功耗特性。

1.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的概述

目前，變頻調(diào)速技術(shù)在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法不再符合現(xiàn)代生產(chǎn)的要求，因?yàn)楝F(xiàn)代生產(chǎn)復(fù)雜、數(shù)量大、效率高。電力拖動(dòng)系統(tǒng)由于具有調(diào)速精度高、調(diào)速范圍廣、運(yùn)行效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，能夠充分利用能源資源實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生產(chǎn)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電源類(lèi)型，電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為可控硅直接供電系統(tǒng)和可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)。直流輸電系統(tǒng)具有良好的調(diào)速機(jī)械特性和廣泛的調(diào)速范圍等優(yōu)點(diǎn)，一般用于運(yùn)輸。但是，由于實(shí)際運(yùn)行中消耗的功率相對(duì)較大，發(fā)動(dòng)機(jī)逆變?cè)谶\(yùn)行過(guò)程中容易使用，維護(hù)成本較高，因此范圍不大，主要用于小型機(jī)械生產(chǎn)運(yùn)行。交流傳動(dòng)系統(tǒng)有三種:交流電機(jī)、變頻調(diào)壓系統(tǒng)和交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。其中變頻調(diào)速系統(tǒng)在企業(yè)生產(chǎn)加工中應(yīng)用廣泛。電氣控制電路具有多功能高效的特點(diǎn)，例如電梯電氣傳動(dòng)系統(tǒng)可以控制電梯的升降，大大提高人們的生活質(zhì)量和生活水平。但是，在實(shí)踐中存在許多問(wèn)題。首先，必須注意工作人員的技術(shù)問(wèn)題，要求技術(shù)人員通過(guò)業(yè)務(wù)水平和專(zhuān)業(yè)技能，避免因不合理的設(shè)施和多個(gè)終端造成的安全事故。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)者的疏忽，行程開(kāi)關(guān)和時(shí)間繼電器無(wú)法按設(shè)計(jì)順序工作，導(dǎo)致電器故障造成安全事故。當(dāng)行程開(kāi)關(guān)由于外部因素和不合理的設(shè)計(jì)因素接地時(shí)，可能會(huì)影響線路設(shè)備的正常運(yùn)行，稱(chēng)為接地事故[2-5]。

2 PLC在電力拖動(dòng)一體化中的運(yùn)用過(guò)程

2.1 PLC電力拖動(dòng)一體化中在供電控制系統(tǒng)中的有機(jī)應(yīng)用

電是我們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡慕M成部分，它與我們的日常生活密切相關(guān)，給我們的生活帶來(lái)了極大的便利。特別是對(duì)于一些企業(yè)來(lái)說(shuō)，電力具有很大的優(yōu)勢(shì)，快速電力供應(yīng)在很大程度上保證了企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的正常運(yùn)作。因此，電力使用的穩(wěn)定性和速度特別重要，因?yàn)檫@兩項(xiàng)指標(biāo)往往是評(píng)估電力質(zhì)量的重要指標(biāo)。為了滿足用戶的需要，一些電力公司在其日常供應(yīng)中高度重視電力供應(yīng)的穩(wěn)定性、速度和可靠性，并使用技術(shù)和工具來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。通常用于提高電源可靠性的方法是安裝備用電源，在意外斷電時(shí)繼續(xù)為用戶供電，從而有時(shí)間檢測(cè)和修復(fù)電源故障。雖然這種方法可以緩解臨時(shí)停電，但很難解決一些長(zhǎng)期停電問(wèn)題，也不能滿足一些電力需求高的用戶。此外，這種做法對(duì)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。PLC電氣驅(qū)動(dòng)集成的應(yīng)用很好地解決了這一問(wèn)題，該技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于備用電源組件中。

2.2 PLC在電力拖動(dòng)在實(shí)際過(guò)程中的應(yīng)用分析

實(shí)際上，API是傳統(tǒng)電路控制的擴(kuò)展。隨著技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)回路控制逐漸轉(zhuǎn)向API控制可編程控制器使用梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，這是開(kāi)發(fā)應(yīng)用于繼電器的邏輯控制系統(tǒng)的結(jié)果。以三相異步正負(fù)向控制過(guò)程為例，分析了PLC在電力拖動(dòng)集成中的應(yīng)用步驟:了解PLC內(nèi)容與電力拖動(dòng)技術(shù)的關(guān)系。包括輸入/輸出繼電器、梯形圖編程方法和編程說(shuō)明。了解控制要求，分配輸入/輸出點(diǎn)，編寫(xiě)I/O通道地址分配表，并繪制PLC布線示意圖。根據(jù)PLC布線原理圖設(shè)計(jì)程序，程序輸入在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，程序執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行仿真。該程序被下載到自動(dòng)化系統(tǒng)中，這是實(shí)施自動(dòng)化系統(tǒng)的先決條件。最后，實(shí)現(xiàn)線路的安全和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

3 電力拖動(dòng)一體化中PLC技術(shù)的使用

3.1 模擬量的過(guò)程控制

基于PLC技術(shù)的電力拖動(dòng)集成由仿真數(shù)量控制，電力拖動(dòng)系統(tǒng)的不同控制方法各不相同，其指標(biāo)包括電壓、溫度、壓力等。模擬量程應(yīng)根據(jù)電氣傳動(dòng)材料的規(guī)范進(jìn)行定義，并按照制造商手冊(cè)進(jìn)行調(diào)試和安裝。通過(guò)將模擬數(shù)量結(jié)構(gòu)與電能材料規(guī)格相結(jié)合，可以進(jìn)一步提高工藝穩(wěn)定性。在PLC系統(tǒng)運(yùn)行期間，它處理系統(tǒng)運(yùn)行期間模擬的值，將其與其他歷史值進(jìn)行比較，分析系統(tǒng)運(yùn)行的物理量和關(guān)鍵要素，遠(yuǎn)程建立運(yùn)行數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步提高運(yùn)行自動(dòng)化水平。隨著現(xiàn)代電力拖動(dòng)一體化的不斷發(fā)展，自動(dòng)化的發(fā)展水平需要提高[6]。

3.2 通信控制模塊

目前，越來(lái)越多的綜合電力拖動(dòng)通信控制是通過(guò)可編程控制器實(shí)現(xiàn)的，從而提高了可編程控制器通信模塊的安全性和功能。目前，電氣傳動(dòng)一體化中可編程控制器實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與指揮中心之間通信專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)的建立，從而提高了控制效果。對(duì)可編程控制器進(jìn)行了詳細(xì)分析，改進(jìn)了通信模塊功能，采用了遠(yuǎn)程控制設(shè)備通信，將設(shè)備管理控制模式與自動(dòng)化相結(jié)合，建立了自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC技術(shù)在通信控制中的應(yīng)用注重穩(wěn)定性和及時(shí)性，可以保證電力拖動(dòng)集成的正常通信，遠(yuǎn)程控制信息由控制器拖動(dòng)到所有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)集成目標(biāo)。因此，所有可編程邏輯控制器都實(shí)現(xiàn)了可編程邏輯控制器通信模塊功能的配置，并根據(jù)實(shí)際電力拖動(dòng)情況實(shí)現(xiàn)了集成設(shè)計(jì)。PLC通信控制具有較強(qiáng)的抗干擾能力，如果信號(hào)拖動(dòng)不可靠，控制設(shè)備的控制可能會(huì)遇到一系列問(wèn)題。

3.3 順序控制

在傳統(tǒng)的電力拖動(dòng)集成系統(tǒng)中，中繼控制器通常使用。但是，隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的優(yōu)勢(shì)逐漸擴(kuò)大，中繼控制器逐漸被集成電力系統(tǒng)所取代。與此同時(shí)，節(jié)能和減少排放已成為一個(gè)基本的發(fā)展概念。在大型企業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，目標(biāo)是提高效率，同時(shí)減少資源消耗?？删幊炭刂破骺刂葡到y(tǒng)高度可調(diào)，可以控制部分電路及其整個(gè)系統(tǒng)。PLC屬于主站層結(jié)構(gòu)，控制整個(gè)系統(tǒng)在系統(tǒng)控制室內(nèi)的運(yùn)行。另一方面，主站外層通過(guò)光纖連接到控制室和I/O端口，通過(guò)觀看屏幕，工作人員可以了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并使用屏幕上的按鈕發(fā)出有效控制系統(tǒng)的指令。由于API主機(jī)中的輸入/輸出功率之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)，因此輸入/輸出程序之間沒(méi)有影響。同時(shí)，使用光電耦合電源模式可以有效提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。PLC控制系統(tǒng)可通過(guò)循環(huán)掃描檢測(cè)和分析系統(tǒng)中所有鏈的弱點(diǎn)，并可在CPU作用下進(jìn)行內(nèi)部電路檢測(cè)，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。此外，電氣部件的選擇非常嚴(yán)格，每個(gè)生產(chǎn)工藝都必須符合特定的生產(chǎn)工藝，每個(gè)模塊都具有屏蔽特性，因此組件不受輻射影響。但是，在運(yùn)行時(shí)，組件性能得到了提高，以確保整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

3.4 輸電設(shè)備自動(dòng)控制

在電力公司的電力加工中，變速器泵必須在8小時(shí)內(nèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。采用傳統(tǒng)的工作原理，泵故障時(shí)沒(méi)有自動(dòng)切換方式，不能有效識(shí)別故障，可能導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)運(yùn)行問(wèn)題，嚴(yán)重影響拖動(dòng)的實(shí)際工作質(zhì)量。將自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于輸送泵運(yùn)行，能夠有效識(shí)別故障，及時(shí)手動(dòng)改變狀態(tài)，中央系統(tǒng)能夠快速識(shí)別故障，跳過(guò)故障，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。旋轉(zhuǎn)作業(yè)模式描述主要使用其獨(dú)特的輥循環(huán)質(zhì)量控制技術(shù)。在這種情況下，應(yīng)用幾行梯形就可以完成4臺(tái)泵在8小時(shí)以內(nèi)的循環(huán)工作，從而有效地避免了故障，提高了操作效率，并減少故障的發(fā)生。驅(qū)動(dòng)泵切換到手動(dòng)操作時(shí)，程序輸入后執(zhí)行跳閘確定過(guò)程。此時(shí)，只需手動(dòng)將控制箱放在開(kāi)關(guān)上，然后手動(dòng)打開(kāi)開(kāi)關(guān)，即可使魂環(huán)中的鼓回到其原始位置。

3.5 開(kāi)關(guān)量控制

PLC交換機(jī)控制是一項(xiàng)基本功能，可提高交換機(jī)控制的效率并避免因故障而停機(jī)?？删幊炭刂破骷夹g(shù)在電力拖動(dòng)集成中的應(yīng)用可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，出現(xiàn)異常和故障時(shí)，可通過(guò)復(fù)制調(diào)度功能實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)的運(yùn)行和控制。分析過(guò)去和現(xiàn)有的模擬量，在故障前復(fù)制電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行，按正常模擬量覆蓋設(shè)備，避免避免故障、停機(jī)等問(wèn)題的發(fā)生，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。PLC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。該程序用于仿真控制設(shè)備、控制電氣機(jī)械和繼電器效果良好，減少了電纜與電氣零部件之間的物理關(guān)系，提高了工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，并且利用PLC實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制降低了電路的復(fù)雜度。此外，在電力拖動(dòng)集成中使用API技術(shù)可以提高控制的穩(wěn)定性?？删幊炭刂破骷夹g(shù)廣泛應(yīng)用于電氣系統(tǒng)，具有自動(dòng)化和智能特性。通過(guò)配置安全回路功能，可以降低設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，提高泵設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。

4 如何掌握PLC在電力拖動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中的運(yùn)用

PLC技術(shù)需要大量的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，因?yàn)镻LC是由編程軟件遠(yuǎn)程控制的，所以相關(guān)人員必須掌握過(guò)硬的編程語(yǔ)言知識(shí)。PLC在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用離不開(kāi)指令，必須掌握梯形圖的編程，相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員的計(jì)算機(jī)水平較高。需要鞏固專(zhuān)業(yè)知識(shí)，了解專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的基本操作，為PLC的實(shí)際操作奠定理論和操作基礎(chǔ)。在掌握了基本的操作知識(shí)和技能后，需要對(duì)電力培訓(xùn)系統(tǒng)的電路有一個(gè)清楚的了解。考慮到不同企業(yè)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的差異，研究企業(yè)設(shè)備的具體控制電路十分重要。經(jīng)驗(yàn)不豐富的人員通常會(huì)忽略實(shí)際電路設(shè)計(jì)中的回路設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)失敗，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)和時(shí)間繼電器無(wú)法按設(shè)計(jì)順序工作，最終使電氣設(shè)備無(wú)法正常工作。因此，有關(guān)專(zhuān)業(yè)人員必須有足夠的耐心，合理分配入口點(diǎn)和出口點(diǎn)，完成信道地址和API布線的分配，并設(shè)計(jì)合理正確的布線圖[7-9]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電力拖動(dòng)一體化中應(yīng)用PLC技術(shù)，可以進(jìn)一步提高電力拖動(dòng)一體化的自動(dòng)化和智能化水平，進(jìn)一步提高系統(tǒng)控制的安全性和穩(wěn)定性，具有很大的應(yīng)用和推廣價(jià)值。