韋長(zhǎng)湘

【摘要】本文首先對(duì)PLC進(jìn)行了說(shuō)明，然后通過(guò)對(duì)PLC技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)進(jìn)行了分析，最后詳細(xì)闡述了PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】PLC，電氣自動(dòng)化，應(yīng)用

一、前言

隨著當(dāng)今社會(huì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，生產(chǎn)和生活中對(duì)電氣自動(dòng)化的要求也日益漸高。因此，積極采用科學(xué)的方法，對(duì)議PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行分析就成為非常重要的手段。

二、淺析PLC

1、PLC的定義

PLC即可編程控制器，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)分支，服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)控制。PLC作為可編程序控制器，是以微處理器為基礎(chǔ)，以互聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)代通訊、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等裝置技術(shù)為主要保障的工業(yè)控制裝置系統(tǒng)。它的基本結(jié)構(gòu)包括有電源、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、電路中央處理單元、功能模塊及通信模塊六個(gè)部分。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。

2、PLC的特點(diǎn)

總的來(lái)說(shuō)，，體積較小且重量較輕的PLC具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一，實(shí)用性較強(qiáng)，PLC可依據(jù)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)規(guī)模和需求進(jìn)行靈活、方便的組合，從而滿足工業(yè)控制的不同要求，再者PLC強(qiáng)大的運(yùn)算能力可有效實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制；使用便捷，因其接口設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，編程語(yǔ)言簡(jiǎn)明易懂，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試簡(jiǎn)單，自檢功能強(qiáng)大，開(kāi)發(fā)周期較短，故便于使用和維護(hù)；抗干擾能力較強(qiáng)，由于其集成電路采用的是高性能的抗干擾技術(shù)，且接地地點(diǎn)選擇正確，接地系統(tǒng)相對(duì)完善，不僅可以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，而且有助于提供系統(tǒng)可靠性能。

3、PLC的工作原理

第一階段，即輸入采樣階段。在這個(gè)過(guò)程中，PLC通過(guò)掃描來(lái)讀取所采樣的數(shù)據(jù)，之后把這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到輸入輸出映像區(qū)中相應(yīng)的單元。在將采樣數(shù)據(jù)輸入之后，轉(zhuǎn)入至用戶程序并繼續(xù)執(zhí)行輸出刷新操作。在這一過(guò)程中，就算輸入的數(shù)據(jù)狀態(tài)發(fā)生變化，也不會(huì)改變映像區(qū)中的處理單元所接收的數(shù)據(jù)。

第二階段即程序執(zhí)行階段。在程序被執(zhí)行的過(guò)程中，PLC的對(duì)用戶程序進(jìn)行掃描執(zhí)行順序總是自上而下的，掃描時(shí)，按照固定的順序和路線進(jìn)行運(yùn)算，掃描順序也是由左至右，自上而下，而掃描線路則是由用戶程序的各個(gè)觸電組合而成，進(jìn)而得出準(zhǔn)確的運(yùn)算結(jié)果，并根據(jù)該結(jié)果來(lái)對(duì)邏輯線圈在存儲(chǔ)區(qū)中的狀態(tài)或者映像中的狀態(tài)來(lái)完成刷新操作，進(jìn)而確定是否執(zhí)行用戶程序中的處理指令。

第三階段，系統(tǒng)輸出刷新階段。在這一階段所要完成的操作是可編程控制器在執(zhí)行完用戶程序之后的刷新。在刷新過(guò)程中，系統(tǒng)的中央處理器會(huì)根據(jù)映像中相應(yīng)的狀態(tài)和前一階段輸入的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行鎖存電路，再完成對(duì)其他外設(shè)的驅(qū)動(dòng)。這一階段中的輸出，才是可編程控制器所要完成的真正任務(wù)。

三、PLC技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)

在對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行研究的過(guò)程中，相關(guān)人員要對(duì)PLC技術(shù)的抗干擾例不斷提升，防止當(dāng)前該技術(shù)在強(qiáng)電磁干擾的情況下出現(xiàn)控制失誤或運(yùn)行失誤。當(dāng)前PLC技術(shù)在一定程度上容易受到生產(chǎn)環(huán)境的影響，導(dǎo)致技術(shù)自動(dòng)運(yùn)行控制效果降低。除此之外，在對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行研究的過(guò)程中，相關(guān)人員還要對(duì)該技術(shù)的設(shè)計(jì)、安裝性能進(jìn)行提升，對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)意進(jìn)行研究。通過(guò)不斷完善人機(jī)界面，對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化場(chǎng)景進(jìn)行控制，發(fā)展優(yōu)良設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的全面提升。

PLC技術(shù)將工業(yè)控制技術(shù)不斷融合、發(fā)展，已經(jīng)形成了新的控制系統(tǒng)—FCS系統(tǒng)。PLC技術(shù)還可以對(duì)計(jì)算機(jī)散熱控制進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)計(jì)算機(jī)散熱自動(dòng)化控制進(jìn)行突出，提高散熱效果。PLC技術(shù)可靠性較高、反應(yīng)速度較快、控制系統(tǒng)高智能化性較明顯，網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域較為廣泛，具有非常好的應(yīng)用前景。

四、PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

1、用于順序控制

順序控制通常是由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、I/O站與主站層等三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的，其中，主站層是由人機(jī)接口與PLC控制器共同組成，并設(shè)置于整個(gè)系統(tǒng)集控室中。在集控室當(dāng)中，其主要是由PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)所構(gòu)成的，具有自動(dòng)控制功能，不過(guò)也需要手動(dòng)操作，對(duì)帶聯(lián)鎖與解除聯(lián)鎖進(jìn)行控制。主站層與I/O站間是通過(guò)光纖總線進(jìn)行連接的，I/O站和現(xiàn)場(chǎng)傳感器間是通過(guò)二次控制的電纜進(jìn)行連接的。整個(gè)系統(tǒng)的程序是由多個(gè)功能模塊與一個(gè)主程序的功能模塊所組成的。企業(yè)工作人員能夠在控制室中，通過(guò)PLC遠(yuǎn)程站完善系統(tǒng)功能，對(duì)其整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行工況進(jìn)行控制與監(jiān)視，可有效地實(shí)現(xiàn)整個(gè)鋼廠系統(tǒng)的自動(dòng)控制，甚至可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，有效地提高了整個(gè)鋼廠系統(tǒng)生產(chǎn)的可靠性與生產(chǎn)效率。

2、用于閉環(huán)控制

在鋼鐵系統(tǒng)自動(dòng)化的控制中，經(jīng)常要用到閉環(huán)控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量、速度等的連續(xù)變化的模擬量控制。當(dāng)前新型的PLC也具有閉環(huán)控制功能，并且已十分成熟。各PLC生產(chǎn)廠家推出的PLC模塊均提供了PID指令，可以實(shí)現(xiàn)PID控制，這種模塊的PID控制程序是PLC生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，并存放在模塊中，用戶使用時(shí)只需設(shè)置一些參數(shù)，用起來(lái)非常方便，一個(gè)模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路。由PID指令來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)PID的控制，是一種易于實(shí)現(xiàn)且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。

3、用于供水泵的控制

以鋼鐵廠恒壓供水泵為例，其啟動(dòng)方式有三種自動(dòng)啟動(dòng)、上位機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)和在現(xiàn)場(chǎng)控制箱手動(dòng)啟動(dòng)。自動(dòng)運(yùn)行的情況下，每臺(tái)水泵根據(jù)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短，在開(kāi)機(jī)過(guò)程中由PLC控制單元的順控模塊選擇運(yùn)行時(shí)間累計(jì)短的為主泵、運(yùn)行時(shí)間累計(jì)長(zhǎng)的為備用泵。自動(dòng)啟動(dòng)條件為水泵出口干管的壓力下降到設(shè)定值時(shí)啟動(dòng)主泵，如果干管壓力繼續(xù)下降到整定值時(shí)，備用泵跟著啟動(dòng)，向干管打水。在上位機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)水泵，只需將欲啟動(dòng)水泵的控制開(kāi)關(guān)打至“ON”位即可。而在現(xiàn)場(chǎng)就地控制箱上的手動(dòng)啟動(dòng)只需首先將在現(xiàn)場(chǎng)就地控制箱上的控制方式選擇開(kāi)關(guān)打至“水泵手動(dòng)”位后，操作欲啟動(dòng)水泵的啟動(dòng)和停止按鈕，就能啟動(dòng)水泵。

4、用于開(kāi)關(guān)量控制

目前，PLC技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)開(kāi)關(guān)量控制中的諸多問(wèn)題進(jìn)行了解決，尤其是PLC可靠性很高，控制斷路器可靠性也很高，有效保證了鋼廠開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行，控制高壓斷路器可以很好地執(zhí)行正常手動(dòng)分、合閘的操作，給出相應(yīng)的指示信號(hào)；在其不能正常操作的時(shí)候，也可給出相應(yīng)的指示信號(hào)；在正常分、合閘結(jié)束后，可自動(dòng)地切斷分、合閘間的回路；在事故發(fā)生時(shí)，其可以自動(dòng)分閘，發(fā)出事故音響或者閃光信號(hào)，并具有閉鎖功能。鋼鐵企業(yè)采取PLC技術(shù)控制后，對(duì)二次接線進(jìn)行了簡(jiǎn)化，原繁瑣邏輯電路與二次接線被PLC技術(shù)元件代替，原硬件參數(shù)調(diào)整由程序參數(shù)來(lái)設(shè)定，編制好符合相關(guān)要求的控制程序即可。

5、用于主泵的控制選擇

主泵可以由PLC按各自的運(yùn)行小時(shí)數(shù)來(lái)自動(dòng)選擇主泵或手動(dòng)設(shè)定，在機(jī)組上位機(jī)上可以完成主用泵的選擇方式的設(shè)定；當(dāng)PLC重新啟動(dòng)后，將會(huì)默認(rèn)主用泵。PLC將幾臺(tái)水泵的啟動(dòng)優(yōu)先權(quán)輸出到優(yōu)先權(quán)選擇繼電器。PLC程序輸出水泵的啟動(dòng)命令后與優(yōu)先權(quán)繼電器配合來(lái)選擇啟動(dòng)相應(yīng)的水泵。水泵的控制分PLC控制和常規(guī)控制。這兩部分是相輔相成的，而且常規(guī)回路為PLC控制的補(bǔ)充，作為油泵控制的安全回路，即使在PLC故障燈特殊情況下，也能保證工業(yè)水的供給，提高了高爐、轉(zhuǎn)爐等主流程設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

五、結(jié)束語(yǔ)

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)作為電氣工程項(xiàng)目施工的核心工作之一。提高PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用對(duì)電氣自動(dòng)化具有十分重要的作用。我們必須將科學(xué)的方法融合到電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用工作中。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]劉紅軍.PLC在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用研究.信息系統(tǒng)工程.2010