【摘 要】本文從電氣自動化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀出發(fā)，針對電氣自動化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用進行詳細探究，并闡述了電氣自動化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】電氣；自動化設(shè)備；PLC；控制系統(tǒng)

引言

為了提高企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和量產(chǎn)規(guī)模，許多電氣自動化設(shè)備廣泛地投入使用，以提升自動化程度和改善調(diào)度控制。但電氣自動化設(shè)備的全面應(yīng)運還有許多亟待解決的難題，特別是PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用實際經(jīng)驗。

一、電氣自動化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

1、電氣自動化工程控制系統(tǒng)信息集成化

信息技術(shù)運用到電氣自動化工程控制系統(tǒng)的表現(xiàn)在于：一方面使得企業(yè)在管理層面上可以延伸到縱深方面。通過使用特定的瀏覽器，企業(yè)管理部門可以對企業(yè)內(nèi)的財務(wù)核算、人力資源等數(shù)據(jù)及時進行存取，也能夠?qū)ιa(chǎn)過程進行有效的監(jiān)督控制，從而掌握企業(yè)生產(chǎn)過程的第一手信息資料。另一方面可以將電氣自動化設(shè)備與機器在信息技術(shù)層面上進行橫向拓展。隨著微電子處理器技術(shù)的推廣應(yīng)用，使得設(shè)備之間進行統(tǒng)一的運用變得容易起來。

2、當前的標準語言規(guī)范

電氣自動化工程的發(fā)展已經(jīng)衍變?yōu)槿藱C界面，PC系統(tǒng)由于其靈活控制的性質(zhì)及易集成的特性，已經(jīng)被越來越多的用戶接受并使用，因此WindowsNT和IE成為了電氣自動化工程控制系統(tǒng)的標準語言規(guī)范，這樣使得電氣自動化工程控制系統(tǒng)設(shè)備的維修處理更加方便容易。

3、電氣自動化工程分布式控制系統(tǒng)

隨著DCS系統(tǒng)在企業(yè)中的實際應(yīng)用越來越廣泛，其自身暴露的缺點也越來越多。由于DCS系統(tǒng)為模擬數(shù)字混合體系，仍然使用模擬的傳統(tǒng)儀表作為系統(tǒng)的儀表裝置，導致系統(tǒng)可靠性低，而且維修困難。系統(tǒng)的生產(chǎn)商家沒有商議制定統(tǒng)一的標準，導致系統(tǒng)互換性低，而且價格昂貴。

4、控制系統(tǒng)采用集中監(jiān)控方式

電氣自動化工程控制系統(tǒng)如果采用集中控制的方式，就需要在一個處理器內(nèi)進行所有的功能，這樣導致處理速度非常緩慢，使得整套系統(tǒng)的運行速度也會減慢。而如果把所有的自動化設(shè)備都進行監(jiān)控，也會由于監(jiān)控對象的數(shù)量龐大，使得主機空間變小，與此同時電纜數(shù)量卻需要增加，增加了系統(tǒng)的投資成本的同時，還會影響控制系統(tǒng)的可靠性。而且，集中監(jiān)控方式采用的是硬接線，在進行接線的時候會非常復雜，維修查線的時候會更加困難，使得維修難度大大增加[1]。

二、電氣自動化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用探究

1、PLC功能

數(shù)據(jù)采集和順序控制是PLC控制系統(tǒng)功能不可缺乏的兩大部分，也是自動化和工藝過程控制的重要部分。數(shù)據(jù)采集功能可使操作者及時掌握單元操作的情況。數(shù)據(jù)形式包括曲線、文本、圖形等。通過各種形式的整合和處理，這些信息被實時轉(zhuǎn)換成工藝操作所需的相關(guān)模擬信號，可以通過對應(yīng)的液晶顯示屏了解信息處理情況。順序控制功能，即在PLC控制系統(tǒng)的控制下，按預設(shè)所編定的程序進行加工。如果一個正在執(zhí)行的操作產(chǎn)生故障，為確保自動控制系統(tǒng)的安全，PLC將立即發(fā)送出有關(guān)中斷運行的信號，控制自動生產(chǎn)過程中斷運行，并在確保安全的條件下，實現(xiàn)自動化報警控制。所有被中斷的程序信息，其原因?qū)⒈伙@示在控制室的屏幕上。

2、PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計及工作原理

以化工廠PLC控制自動生產(chǎn)苯氨為例。根據(jù)系統(tǒng)要求，在實際生產(chǎn)過程中要設(shè)定“手動”和“自動”兩種控制方式。當選擇“手動”方式，操作員必須手動控制電路和相應(yīng)的電磁閥。當選擇“自動”模式，程序?qū)凑找?guī)定的操作順序和時間順序嚴格地執(zhí)行，先“下料”，然后“輸送”，如此周而復始地自動運行。PLC控制自動生產(chǎn)苯氨流程如圖1所示。

生產(chǎn)程序自動運行，直到操作員發(fā)出“停止”命令或檢測到錯誤（故障）信號才停止。苯氨生產(chǎn)系統(tǒng)（如圖2所示）為了實現(xiàn)排氣系統(tǒng)與整體同時啟動，要求EV1和EV5同時通電，EV2與EV3同時通電。同時，為了實現(xiàn)整個過程自動化的集中管理，在附近或遠程都可操控苯氨的自動化生產(chǎn)，需要在工藝設(shè)置中加入更多的“O”和“I”兩種操作模式。

3、PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

在PLC控制系統(tǒng)中，軟件程序一般可分為兩種，即基本程序和模塊化程序?；境绦蚩梢宰鳛橐粋€獨立的程序運行某道工序或動作，也可以作為一個組合控制系統(tǒng)下的子模塊，是很簡單的過程控制程序。為了減少內(nèi)存占用率，減少PLC程序的編寫量，可采用模塊化編程法。企業(yè)需通過確定PLC系統(tǒng)每個過程的屬性和控制指標，檢驗程序的細節(jié)，以確定更準確的指令結(jié)果。這涉及到PLC自動控制系統(tǒng)的編程邏輯性與嚴密性[2]。

4、PLC控制系統(tǒng)硬件抗干擾設(shè)計

4.1 交流電源產(chǎn)生干擾的消除或減弱抗干擾措施

用于執(zhí)行功率控制的系統(tǒng)應(yīng)使用專用線接到主總線供電的低壓配電室，長度越短越好；盡量采用具有濾除諧波功能的調(diào)節(jié)裝置，可以大大提高PLC的電源系統(tǒng)的可靠性；使用隔離變壓器內(nèi)部調(diào)節(jié)裝置、吸收裝置等，可以極大地抑制電網(wǎng)引入諧波所造成的干擾。另外，應(yīng)更多地采用雙絞線的電源線，截面積通常為2.5mm2，不用扭曲的螺旋線，以盡量減少外部干擾，這樣能有效切斷電源所造成信號干擾。

4.2 敷設(shè)電纜和接線抗干擾設(shè)計

電力電纜輻射會產(chǎn)生強烈的電磁干擾，為了減少電磁干擾，可以用鋼帶鎧裝電力電纜。在電纜敷設(shè)，過程中，應(yīng)考慮隔離屏蔽措施，以減少相互之間的干擾。在實際工程中，應(yīng)將信號電纜與電源電纜平行敷設(shè)，并留下合理的抗干擾距離。信號電纜埋設(shè)時應(yīng)考慮以下問題：不同的電壓或電流信號電纜應(yīng)保持一定距離；PLC控制系統(tǒng)的模擬信號和數(shù)字信號應(yīng)避免使用相同的單芯電纜，絕對不能將信號電纜和電源電纜集裝于同一個線槽中；要使用完整的信號電纜，防止電纜分支；信號電纜的敷設(shè)應(yīng)盡可能使用鍍鋅金屬管屏蔽接頭。

4.3 地面PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

4.3.1 要有可靠的運行性和作業(yè)者安全性。應(yīng)抑制和消除或減少不必要的外在干擾信號源，系統(tǒng)地確保同一地電位。

4.3.2 直接、有效的接地。PLC控制系統(tǒng)要采用不同的中心點獨立地接地。

4.3.3 不接地信號源的浮動屏蔽系統(tǒng)應(yīng)于PLC側(cè)直接連接到地。

4.3.4 信號線要完整使用，嚴禁中間出現(xiàn)支線。

三、電氣自動化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

1、電氣自動化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新政策

我國在電氣自動化工程的長期發(fā)展規(guī)劃中指出，面對逐漸開放的外部環(huán)境，電氣自動化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新能力必須不斷提升，創(chuàng)新集成能力及重新創(chuàng)造能力必須不斷增強。企業(yè)需要對產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新不斷發(fā)展，對于電氣自動化工程的研究不斷深化，使得電氣自動化工程的有更寬廣的創(chuàng)新空間。在電氣自動化行業(yè)中，要確立創(chuàng)新技術(shù)的主導地位，為其提供良好的政策環(huán)境與體系，使得國家的重大科技研究項目能夠快速實行。電氣自動化工程行業(yè)要將科技創(chuàng)新進行到底，打開市場局面，提升創(chuàng)新能力。

2、電氣自動化工程系統(tǒng)統(tǒng)一化

要將電氣自動化工程系統(tǒng)實現(xiàn)周期設(shè)計、開機調(diào)試、維護運行等的統(tǒng)一化，使得產(chǎn)品從設(shè)計到完工過程的時間與資金大量縮短。在電氣自動化工程企業(yè)中實現(xiàn)統(tǒng)一化管理，使得產(chǎn)品能夠滿足客戶的要求，從運行系統(tǒng)中將開發(fā)系統(tǒng)徹底獨立出來。電氣自動化工程控制系統(tǒng)，就是能夠?qū)㈦姎庾詣踊到y(tǒng)成功的進行通用化。電氣自動化工程網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的功能就是要保障電氣自動化工程設(shè)施、計算機等在企業(yè)監(jiān)管體系中能夠暢通的進行通訊數(shù)據(jù)傳輸。在實行網(wǎng)絡(luò)的體系中，無論是使用通訊系統(tǒng)中的以太網(wǎng)還是使用現(xiàn)場總線，都需要保持控制元件與辦公室之間能夠通訊暢通[3]。

3、電氣自動化工程控制系統(tǒng)接口標準化

由于微軟公司的技術(shù)標準，可以將工程的時間與成本有效的縮短，使得電氣自動化系統(tǒng)中的資源數(shù)據(jù)能夠與辦公室系統(tǒng)進行共享交換。由于電氣自動化系統(tǒng)的策劃方案十分重要，所以當企業(yè)連接相關(guān)系統(tǒng)時，需要使用WindowsXP操作系統(tǒng)，而辦公室通訊使用標準IP系統(tǒng)，通過PC系統(tǒng)來建立管理系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)之間的接口。這樣的程序標準化接口使得數(shù)據(jù)可以直接在廠家之間進行交換，解決通訊困難的問題。

4、電氣自動化工程需要專業(yè)技術(shù)人才

在安裝和設(shè)計電氣自動化工程系統(tǒng)時，往往忽視了對相關(guān)人員的專業(yè)培訓。電氣自動化系統(tǒng)的安裝過程中，就需要工作人員熟悉其安裝流程，所以需要對以后的操作人員進行培訓，加深他們對系統(tǒng)的認知。這樣可以讓操作人員了解系統(tǒng)的安裝方式，對于一些運行中出現(xiàn)的問題也可以獨立處理。電氣自動化企業(yè)在培訓員工的過程中，要著重培養(yǎng)他們的操作技術(shù)，使得操作人員對于系統(tǒng)的硬件配備知識能夠熟練掌握，能夠熟練操作系統(tǒng)和維修保養(yǎng)系統(tǒng)。另外，需要企業(yè)積極吸收引進創(chuàng)新型人才，建立健全創(chuàng)新機制；政府增加對企業(yè)的扶持與指導，鼓勵企業(yè)創(chuàng)新行為。

結(jié)束語

安全化、自動化、批量化工業(yè)生產(chǎn)，對電氣自動控制、參數(shù)檢測等方面提出了更高的要求。隨著工業(yè)自動化技術(shù)的推進，PLC在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用將越來越廣泛。

參考文獻：

[1]孫麗，祁士勇.PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的設(shè)計與應(yīng)用[J].山西青年，2013（04）：134-135.

[2]張穎.淺議PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的設(shè)計與應(yīng)用[J].科技資訊，2013（11）：5-6.

[3]胡蓉，王海珠，魯慶東.PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用探究[J].電子制作，2013（13）：29.