尹彩梅

(云南冶金技工學(xué)校， 云南 昆明650215）

可編程控制器作為計(jì)算機(jī)家族的一員，是為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。為了代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，早期制造出可編程控制器，即PLC。隨著該裝置功能的不斷提升，其作用早已超越了控制器的范圍。

1 PLC的原理及特點(diǎn)

PLC組成結(jié)構(gòu)如下，其原理可以大致的分為三個(gè)階段：首先是輸入采樣階段。在這一階段，PLC通過(guò)掃描的方式依次的讀取輸入數(shù)據(jù)及狀態(tài)，并將其存儲(chǔ)與I/O映像區(qū)的相應(yīng)單元。輸入完畢就可以進(jìn)入后續(xù)的用戶(hù)程序執(zhí)行階段，這一階段PLC通過(guò)由上而下的順序?qū)τ脩?hù)的程序進(jìn)行掃描，對(duì)于每一條梯形圖，掃描的順序總是遵循著先左后右以及先上后下的順序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果刷新邏輯線圈在系統(tǒng)中的對(duì)應(yīng)狀態(tài)。最后是輸出刷新階段，在這一階段，CPU會(huì)按照I/O映像區(qū)中的數(shù)據(jù)及狀態(tài)刷新所有的輸出鎖存電路并輸出到電路驅(qū)動(dòng)的相關(guān)外圓設(shè)備。

圖1 PLC組成結(jié)構(gòu)

PLC具有以下明顯的特點(diǎn)：可靠性強(qiáng)。PLC具有極強(qiáng)的抗干擾能力，相比傳統(tǒng)繼電器技術(shù)更加適合于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境；反應(yīng)快。由于PLC中將傳統(tǒng)的機(jī)械觸電繼電器替換為內(nèi)部自定義的輔助繼電器，同時(shí)也取消了連接導(dǎo)線，而使用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替，為此就可以忽略其節(jié)點(diǎn)變位時(shí)間，不必考慮傳統(tǒng)繼電器的返回系數(shù)；操作簡(jiǎn)單。此項(xiàng)控制技術(shù)通過(guò)使用簡(jiǎn)單的指令形式、直觀的簡(jiǎn)單程序?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的操作，避免了由于操作人員參差不齊的電氣技術(shù)帶來(lái)的問(wèn)題。

2 PLC在電力系統(tǒng)中的主要應(yīng)用

2.1 開(kāi)關(guān)量控制

（1）斷路器控制與PLC的應(yīng)用。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中主要的使用電磁繼電器作為主要的控制器，但是由于這種器件中大量的使用電磁原件，而其自身存在的大量觸點(diǎn)就直接的降低了所構(gòu)成系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也由于接線的復(fù)雜性以及后續(xù)維修的困難性，致使近年來(lái)開(kāi)始大量的使用PLC。

（2）自動(dòng)切換。供電質(zhì)量的重要指標(biāo)是供電的可靠性，很早之前的供電企業(yè)為了加強(qiáng)供電的可靠性就設(shè)置了備用電源。只是最初進(jìn)行的供回電線路的操作是由手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，但這間隔的幾秒鐘時(shí)間就可以使得供電要求較高的用戶(hù)蒙受很大的損失。為此，基于提升供電可靠到性的要求，PLC構(gòu)成的備用電源自動(dòng)投入裝置開(kāi)始應(yīng)用于實(shí)際。這一裝置通過(guò)編程來(lái)使用各種運(yùn)行方式，并將采集到的一次設(shè)備的正常運(yùn)行信號(hào)作為后備電源關(guān)閉或者啟動(dòng)的根據(jù)。由于這一系統(tǒng)具備邏輯判斷以及數(shù)據(jù)處理功能，為此不僅可以實(shí)現(xiàn)備用電源的自動(dòng)投切，同時(shí)可以在綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)行狀況以及其它操作。

2.2 順序控制

在火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部，作為輔助系統(tǒng)的工藝流程一般可以分為開(kāi)關(guān)量的控制與順序控制兩大類(lèi)。隨著近年來(lái)我國(guó)資源的緊張以及環(huán)境問(wèn)題的惡化，傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)逐漸地被PLC控制系統(tǒng)所控制，以達(dá)到提升企業(yè)輔助車(chē)間的自動(dòng)化水平。尤其是最新的PLC系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)工藝的流程控制，而且還可以通過(guò)通信總線與信息模塊的連接實(shí)現(xiàn)全廠工作的控制。

2.3 在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

上面概述了PLC的主要功能后，這里主要針對(duì)于PLC在礦井提升機(jī)中的具體應(yīng)用進(jìn)行論述。

礦井提升機(jī)作為一種大型的絞車(chē)，是煤礦開(kāi)采行業(yè)的重要設(shè)備。PLC在礦井提升機(jī)的應(yīng)用極大的提升了提升機(jī)的工作效率，而提升機(jī)的主要調(diào)速控制是通過(guò)變頻PLC進(jìn)行的。其具體的應(yīng)用如下：當(dāng)操作人員聽(tīng)到開(kāi)車(chē)信號(hào)時(shí)按下開(kāi)車(chē)按鈕，此時(shí)PLC控制將AC380V電流接入變頻器。當(dāng)提升機(jī)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，首先要對(duì)電機(jī)施加直流制動(dòng)，然后再松開(kāi)機(jī)械抱閘，以達(dá)到防止溜車(chē)的目的。提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的速度變化曲線可以通過(guò)對(duì)PLC變成進(jìn)行產(chǎn)生，然后將經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)由模擬量輸出口輸出以實(shí)現(xiàn)對(duì)于變頻器的控制。實(shí)際的使用也可以根據(jù)實(shí)際工況選擇人工控制提升機(jī)速度。

同時(shí)在旋轉(zhuǎn)編碼器的輔助下，極大的方便了檢測(cè)提升機(jī)的速度以及位置。首先編碼器將檢測(cè)到的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳遞給PLC，然后PLC就可以根據(jù)得到的這一信號(hào)累計(jì)計(jì)算提升機(jī)的速度及行走距離，此時(shí)監(jiān)視器上就會(huì)相應(yīng)的顯示出提升機(jī)的速度以及位置。井口還設(shè)置了液壓站，其作用類(lèi)似于電磁抱閘，可用于重車(chē)靜止時(shí)的制動(dòng)。重車(chē)制動(dòng)是在PLC以及變頻器的控制下實(shí)現(xiàn)的，先通過(guò)液壓站給卷筒施加機(jī)械制動(dòng)力，然后取消直流制動(dòng)力。

變/工頻切換和聲光報(bào)警電路。這種輔助電路的設(shè)計(jì)方案是將報(bào)警裝置設(shè)置在變頻器端：當(dāng)PLC的Q3.1，Q3.2的輸出開(kāi)關(guān)量為“1”時(shí)，相應(yīng)的Q3.3的輸出開(kāi)關(guān)量為“0”，此時(shí)接觸器KM2就會(huì)發(fā)生動(dòng)作，將電動(dòng)機(jī)接到變頻器的輸出端。當(dāng)KM2發(fā)生動(dòng)作后，相應(yīng)的KM1也發(fā)生動(dòng)作，即將工頻電源與變頻器的輸出端連接以啟動(dòng)電機(jī)。與此同時(shí)，與接觸器KM3線圈控制電路連接的接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，以達(dá)到接觸器KM3不接通的狀態(tài)，以保證整個(gè)系統(tǒng)處于工頻運(yùn)行狀態(tài)。

當(dāng)變頻器在運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生故障而跳閘，此時(shí)的變頻器的“NC-COM”觸點(diǎn)就會(huì)斷開(kāi)，導(dǎo)致KM1以及KM2線圈均失電，其主觸點(diǎn)就會(huì)切斷變頻器與電機(jī)、電源之間的連接。與此同時(shí)“NO-COM”觸點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)的閉合，從而導(dǎo)致警報(bào)揚(yáng)聲器HA以及報(bào)警等HL進(jìn)行聲光報(bào)警。PLC內(nèi)部的時(shí)間繼電器也會(huì)得電，并在一定的延時(shí)后閉合，從而使得Q3.3的輸出為“1”并保持，使得電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入工頻運(yùn)行狀態(tài)。

此外PLC在中央空調(diào)、公交系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)以及在泵類(lèi)電機(jī)中都有著廣泛的應(yīng)用。

3 PLC發(fā)展趨勢(shì)

不斷加強(qiáng)PLC的抗干擾能力。盡管PLC控制系統(tǒng)具有很好的抗干擾能力，但是對(duì)于一些電磁干擾過(guò)于強(qiáng)烈或者是生產(chǎn)環(huán)境極為惡劣的情況也會(huì)致使PLC控制系統(tǒng)的控制失誤或者運(yùn)算失誤，從而導(dǎo)致正常的生產(chǎn)運(yùn)行受到干擾。為此，在今后的一段時(shí)間內(nèi)，不斷研發(fā)具備更高抗干擾能力的PLC系統(tǒng)，不斷的提升其在設(shè)計(jì)、安裝以及使用中的性能。

網(wǎng)絡(luò)化以及數(shù)字化。目前在火電系統(tǒng)中，DCS技術(shù)逐漸的普及并逐步成熟，只是近幾年的發(fā)展較為緩慢，而PLC作為發(fā)展迅速的技術(shù)，使得二者在發(fā)展的過(guò)程中相互吸收、利用，并逐漸發(fā)展成為新的控制系統(tǒng)—FCS系統(tǒng)。這一系統(tǒng)即有原來(lái)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也具備了工業(yè)自動(dòng)化的、智能化、數(shù)字化的特點(diǎn)，因此在近年來(lái)的火電廠發(fā)展中得到廣泛的應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

鑒于未來(lái)多種行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程具有不同的控制需要，為此PLC控制系統(tǒng)需要不斷開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品，使得產(chǎn)品的規(guī)格更為齊全、性能更加優(yōu)異，不斷促進(jìn)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)、國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)以及人類(lèi)電氣化的發(fā)展。我們相信在未來(lái)的幾年，PLC會(huì)有更大的發(fā)展，不僅產(chǎn)品種類(lèi)更加豐富、規(guī)格更加齊全，并且全新的人機(jī)界面也會(huì)使得這一技術(shù)更好的適應(yīng)工業(yè)控制場(chǎng)合的需要。

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