PLC 技術(shù)在電氣工程自動化控制中的運(yùn)用

馬曉燕

(新鄉(xiāng)廣播電視大學(xué),河南 新鄉(xiāng) 453000)

0 引言

電氣工程作為目前的現(xiàn)代化工程,對人們的生活和社會的發(fā)展都有很大的幫助,不僅提高了人們的生活質(zhì)量,還推動了社會的進(jìn)步。 對于電氣工程行業(yè)而言,PLC 技術(shù)屬于自動化控制關(guān)鍵性技術(shù)之一,其在工作效率、投入成本等方面具有顯著優(yōu)勢,為加速電氣工程產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展,應(yīng)做好PLC 技術(shù)的應(yīng)用工作,以PLC 技術(shù)為支撐,切實(shí)提升電子工程綜合效益。

1 電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀

電氣工程的工作范圍和儀器設(shè)備的管理都非常復(fù)雜和廣泛,其中涵蓋了多種技術(shù)理念和管理模式。 比如建立電氣工程自動化系統(tǒng)使其相關(guān)電氣工程的投入成本大大降低;建立完善的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題;統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)數(shù)據(jù)對接保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)在傳輸流通過程中的準(zhǔn)確性;提升員工各方面的素質(zhì)推動整體電氣工程的穩(wěn)步發(fā)展等。 由此可見,自動化控制系統(tǒng)為電氣工程發(fā)展搭建了進(jìn)步的階梯,但其在電氣工程的發(fā)展應(yīng)用過程中也會出現(xiàn)問題。

第一,在實(shí)際操作的過程中缺乏專業(yè)度較高的技術(shù)型人才。 首先,在人才培養(yǎng)方面,學(xué)習(xí)電氣工程的技術(shù)人才較少。 當(dāng)代學(xué)生普遍認(rèn)為,電氣工程屬于工作枯燥的“力氣活”,致使電氣工程成為冷門專業(yè),報考的學(xué)生較少。 第二,在人才培養(yǎng)期間,存在理論知識教學(xué)重于實(shí)踐操作教學(xué)的錯誤方式,導(dǎo)致電氣工程人才缺乏過硬的技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用能力,繼而無法勝任電氣工程相關(guān)工作。 第三,電氣工程對其相應(yīng)的機(jī)器設(shè)備和運(yùn)行模式缺乏管理,使其生產(chǎn)質(zhì)量有所下降,繼而出現(xiàn)了產(chǎn)品使用壽命短、安全性能低的現(xiàn)象。 之所以會出現(xiàn)上述問題,很大一部分原因是操作人員的懈怠和管理人員的寬松管理。 第四,儀器設(shè)備不夠先進(jìn)。 目前,很多電氣工程都采用全自動化的方式進(jìn)行管理,運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段促進(jìn)電氣工程的發(fā)展。 為了跟上市場的腳步,相關(guān)人員應(yīng)該不斷地探索新型技術(shù)和方法,這樣才能順應(yīng)時代的潮流,推動其更快地進(jìn)步和發(fā)展。

2 PLC 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

PLC 技術(shù)在機(jī)械工程自動化方面得到了極其廣泛的應(yīng)用。 隨著PLC 技術(shù)的進(jìn)步和成熟,其不斷影響著各行各業(yè)的發(fā)展,為自動化控制領(lǐng)域做出了巨大的貢獻(xiàn)。 PLC 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢具體包括以下方面。

第一,應(yīng)用便捷。 PLC 技術(shù)在使用的過程中極其方便,程序也較為簡單,其主要是運(yùn)用簡單直接的梯形圖形、邏輯圖形或語句表等程序進(jìn)行編程,且無須過多改變硬件及線路結(jié)構(gòu),即可完成PLC 程序設(shè)定,提升電氣工程自動化程度。 第二,性價比較高。 PLC 技術(shù)投入少,回報大,功能性強(qiáng)。 PLC 設(shè)備中有上千個編程原件,均可用于滿足用戶需求。 即使上千用戶同時使用,PLC 技術(shù)也可發(fā)揮出強(qiáng)大的控制能力。 與相同性質(zhì)的繼電器相比,PLC 技術(shù)資金投入較低,成本優(yōu)勢顯著,應(yīng)用性能優(yōu)異,可利用互聯(lián)網(wǎng)方式展開統(tǒng)一管理與分別控制。 同時,PLC 技術(shù)的強(qiáng)大性能可以直接帶動電磁閥和小型交流接觸器。 第三,便捷性強(qiáng)。 PLC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化設(shè)計(jì),并且硬件配套較好、較全面,用戶選擇空間大,使用起來很便捷,可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇。 PLC 技術(shù)的安裝也很容易,可以快速投入工作中。 第四,抗干擾性強(qiáng)。 前期的繼電器控制系統(tǒng)很多由于應(yīng)用了中間繼電器、時間繼電器等電氣設(shè)備,容易造成接觸不良,導(dǎo)致儀器故障,造成很大的損失。 PLC 技術(shù)的使用不僅取代了這些繼電器,還優(yōu)化了其系統(tǒng)的各項(xiàng)功能,不僅減少了故障,還為用戶節(jié)省了很多成本,創(chuàng)造出很多利潤。

3 PLC 技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化控制的途徑

3.1 PLC 自動控制技術(shù)

閉環(huán)控制PLC 技術(shù)、順序控制PLC 技術(shù)、開關(guān)量控制PLC 技術(shù)是PLC 自動控制中的核心技術(shù)。 其中,閉環(huán)控制PLC 是電氣工程自動化控制中應(yīng)用價值最大的一項(xiàng)技術(shù)。 傳統(tǒng)依靠人工操作的電氣工程工作效率低,人力、物力、財(cái)力投入巨大。 將閉環(huán)控制PLC 技術(shù)應(yīng)用于電氣工程,能夠通過操控轉(zhuǎn)速測量單位與電氣原件,大大提高電氣工程中各設(shè)備的準(zhǔn)確率,減少失誤,之后再控制電氣工程中的電氣電機(jī)泵,達(dá)到對整個電氣工程的控制,讓電氣工程能一直保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

電氣工程還需要順序控制PLC 技術(shù),依照其順序進(jìn)行控制,比如在電氣工廠中,利用順序控制技術(shù)將生產(chǎn)過程中的爐渣和爐灰依照順序分離出來,通過PLC技術(shù)的順序控制賦予電氣工程的操作縝密的邏輯性,并做好現(xiàn)場轉(zhuǎn)播、主站層和遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)工作,使其各方面的工作都能順利實(shí)施,使PLC 自動控制系統(tǒng)發(fā)揮出最大的作用。 同時,相關(guān)人員還要用PLC 的開關(guān)量控制技術(shù)在充足的時間保障下對電氣工程自動化控制工作的各項(xiàng)開關(guān)進(jìn)行控制,縮短電氣工程自動化的控制時間,從而提高整體的工作效率。 自動化控制系統(tǒng)的效率提高了,整個電氣工程設(shè)備系統(tǒng)的工作效率將會同步提高,合理地利用好各項(xiàng)資源,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 數(shù)字控制能力

通過PLC 技術(shù)對電氣工程及自動化控制技術(shù)的幫助,能優(yōu)化電氣工程與自動化控制系統(tǒng)。 PLC 技術(shù)對操作人員的技術(shù)要求較高,需要隨時保持高度警惕的工作狀態(tài),對PLC 技術(shù)的自動控制系統(tǒng)進(jìn)行管理,同時要熟練掌握PLC 技術(shù)的原理和操作方式。 數(shù)字控制能力是近代快速發(fā)展的自動控制技術(shù),PLC 技術(shù)憑借該功能可對其他電氣工作進(jìn)行良好的控制。 從運(yùn)行原理、運(yùn)算方法角度來看,其理解起來相對復(fù)雜,但實(shí)際操作較為簡單,可依托于某種工程各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)用文字編碼的方式以特定的數(shù)字或符號表現(xiàn)出來,經(jīng)過數(shù)字控制系統(tǒng)的邏輯處理與計(jì)算發(fā)布動作指令,并作用于相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備,從而達(dá)到控制的效果。

在生產(chǎn)不同的產(chǎn)品時,只需要將其參數(shù)和控制程序做出相應(yīng)的調(diào)整,其他條件固定不變就可以進(jìn)行生產(chǎn),從技術(shù)和生產(chǎn)投入層面節(jié)省了人力、物力、財(cái)力。所有的資料信息都可以進(jìn)行保存,在其需要保密處理的信息和材料上也可以做加密處理,以免信息和技術(shù)泄露。 由此可見,PLC 技術(shù)的數(shù)字控制能力應(yīng)用價值非常高。 目前,隨著電氣工程的不斷發(fā)展,數(shù)字控制技術(shù)在信息識別上也得到了廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字控制技術(shù)可以檢查出信息的真?zhèn)?通過增加二進(jìn)制的位數(shù)提高控制技術(shù)的精確度,減少了工作失誤。 檢測出錯誤的信息后,利用數(shù)字控制技術(shù)還可以對錯誤的信息進(jìn)行糾正,避免了電氣自動化系統(tǒng)的失誤和故障。 數(shù)字控制技術(shù)選用了連接最快的纖維材料,通過控制智能終端與隔板,對其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了快速、科學(xué)、智能的安裝。 隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷優(yōu)化和改良,目前,其不僅被應(yīng)用在電氣工程中,還被其他行業(yè)廣泛應(yīng)用[1]。

3.3 邏輯控制能力

PLC 技術(shù)作為一種可編程邏輯控制器,是利用可編程的存儲器,對其內(nèi)部各項(xiàng)系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)算、存儲、計(jì)時等進(jìn)行指示,并通過控制系統(tǒng)對其進(jìn)行控制。 在實(shí)際應(yīng)用中,首先需要將控制的系統(tǒng)或程序利用邏輯控制器進(jìn)行掃描,讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入采樣,并且將提取的狀態(tài)和數(shù)據(jù)存儲到相應(yīng)的單元格內(nèi),輸入采樣之后進(jìn)行轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。 在這個過程中,如果輸入的是脈沖信號,那么掃描周期一定要小于脈沖信號的長度,因?yàn)樵谶@個時期輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會根據(jù)實(shí)際情況的變化而變化,所以只有保證掃描周期與沖脈信號長度之間的規(guī)范控制,才能保證最終提取和錄入信息的準(zhǔn)確度[2]。

接下來進(jìn)入用戶程序執(zhí)行階段,可編程邏輯控制器在掃描用戶程序和數(shù)據(jù)時按照由上而下的順序進(jìn)行掃描,在掃描每一條梯形圖時,先從梯形圖左邊由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路開始掃描,同時按照先上后下、先左后右的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算,最終刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位置的狀態(tài)和結(jié)果,這種結(jié)果就是在這樣縝密的邏輯運(yùn)算的方式中產(chǎn)生的。 在邏輯運(yùn)算的過程中,輸入點(diǎn)在映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都不會發(fā)生變化,而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在映象區(qū)或系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化,發(fā)生變化時,先掃描的梯形圖紙的掃描結(jié)果會影響排在后面掃描的梯形圖紙中的線圈和數(shù)據(jù),后掃描的梯形圖得出結(jié)論的邏輯線圈的狀態(tài)和數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對一開始的數(shù)據(jù)和程序發(fā)出指令。 因?yàn)檫壿嬁刂频倪^程極其復(fù)雜和煩瑣,所以在整體的邏輯控制中,一定要非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈龊酶黜?xiàng)數(shù)據(jù),不管在哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都會影響整體的控制程序[3]。

3.4 交通以及中央空調(diào)的控制

在傳統(tǒng)的交通信號燈的設(shè)備工作中,經(jīng)常會出現(xiàn)信號指示錯誤或故障,造成極其嚴(yán)重的交通事故。 此時,應(yīng)用PLC 技術(shù)可在交通信號燈電氣工程自動化控制方面實(shí)現(xiàn)重大突破,對整個交通系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級,提高信號燈的準(zhǔn)確性,減少失誤故障導(dǎo)致的交通事故。例如,某市的交通大隊(duì)在該市的一個區(qū)進(jìn)行調(diào)查,在傳統(tǒng)的交通信號燈設(shè)備工作下,平均每月因信號燈而出現(xiàn)的失誤是10 次左右,其中每月因信號燈失誤造成的交通事故為13 起左右,涉事車輛20 余輛,嚴(yán)重的交通事故會造成人員傷亡。 自從采用了PLC 技術(shù)優(yōu)化后的自動控制技術(shù),幾乎不會有失誤,提高了信號燈的準(zhǔn)確率,減少了交通事故。

傳統(tǒng)的中央空調(diào)由數(shù)字控制器和繼電器等進(jìn)行控制。 其中,冷卻水系統(tǒng)不完善、冷卻泵頻繁開啟會造成電機(jī)開啟和關(guān)閉頻繁,導(dǎo)致很多安全問題。 PLC 利用微處理器和控制中心的接口對中央空調(diào)內(nèi)部的邏輯運(yùn)算、數(shù)字運(yùn)算和整體控制等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)記錄、信號匹配和故障預(yù)警,從而實(shí)現(xiàn)在制冷的過程中,中央空調(diào)的控制系統(tǒng)可以使冷卻水通過冷凝器把高溫、高壓的氣體轉(zhuǎn)成冷空氣,再將所釋放出來的熱量排到地下。 制熱時,冷凝水通過冷凝器吸收熱量進(jìn)行供熱的同時,將冷空氣排入地下。 在上述過程中,PLC 技術(shù)充分發(fā)揮了優(yōu)化后的中央空調(diào)控制系統(tǒng)邏輯運(yùn)算和定時功能,提高了中央空調(diào)的數(shù)字化和智能化的能力[4]。

3.5 做好后勤工作

想要讓電氣工程健康、平穩(wěn)地發(fā)展,就需做好各項(xiàng)后勤保障工作,這樣電氣工程自動化控制系統(tǒng)才能有發(fā)揮作用的空間。 (1)及時對電氣工程和PLC 技術(shù)中的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行檢查和維修,盡量減少在日常工作中的故障,并且對其相應(yīng)的老化部件進(jìn)行調(diào)整或更換。如果出現(xiàn)故障問題,在很大程度上會影響儀器的正常運(yùn)行,甚至導(dǎo)致電路出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。 為了避免出現(xiàn)故障,電氣工程的管理人員應(yīng)成立檢核與維修部門,定期檢查和維修設(shè)備,確保各項(xiàng)設(shè)備和儀器可以正常運(yùn)行[5]。 (2)定期對電氣工程的員工進(jìn)行培訓(xùn),使員工充分了解電氣工程中的各項(xiàng)設(shè)備和系統(tǒng)的工作原理,以此規(guī)范各項(xiàng)儀器的使用方法,盡量避免在儀器和設(shè)備的正常運(yùn)作下,因操作人員的操作不規(guī)范所導(dǎo)致的儀器故障問題。 通過企業(yè)的培訓(xùn)讓員工的工作素養(yǎng)不斷提高,這樣員工在工作的過程中才能盡心負(fù)責(zé)。 此外,單位還可定期進(jìn)行制度和操作規(guī)范的考核,建立獎懲機(jī)制,安排專職人員進(jìn)行培訓(xùn)、監(jiān)督、考核,通過員工各項(xiàng)工作素質(zhì)的穩(wěn)步提升,帶動企業(yè)的整體發(fā)展。 (3)保障電氣工程的安全工作。 傳統(tǒng)的電氣工程工作環(huán)境很容易發(fā)生安全事故。 目前,在PLC 技術(shù)的智能管控下,安全隱患大大減少。 但電氣工程畢竟屬于高危的工程,一定要避免安全事故的發(fā)生,因?yàn)樵陔姎夤こ讨邪l(fā)生安全問題會對企業(yè)效益、儀器設(shè)備甚至是人身安全都造成很大的影響,尤其是在使用PLC 技術(shù)之后,部分企業(yè)和員工過于依賴高科技智能系統(tǒng),對平時的工作環(huán)境和儀器安全都疏于管理,比如易燃、易爆物品亂丟、亂放,安全設(shè)備不齊全,不定期檢查等,一旦發(fā)生安全事故,沒有能力解決,最終釀成大禍。 (4)完善相關(guān)體系和機(jī)制,由專職人員負(fù)責(zé)和管理,嚴(yán)格規(guī)范員工的操作方法和流程,計(jì)入績效考核,監(jiān)督和實(shí)施的管理人員必須做到公平、公開、公正,使各職能部門和員工都能夠按照要求和標(biāo)準(zhǔn)開展工作。

4 結(jié)語

PLC 技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,對電氣工程自動化控制技術(shù)具有重大的推動作用。 不斷完善內(nèi)部結(jié)構(gòu),利用其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)手段和清晰的邏輯能力,對電氣工程自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,可降低電氣工程的投入成本,同時加快生產(chǎn)速度,提高電氣工程的生產(chǎn)質(zhì)量,促進(jìn)電氣工程的發(fā)展。