曹振馨

青海西部水電有限公司，青海海東 810800

1 PLC概述

1.1 PLC定義

PLC指可編程邏輯控制器，在工業(yè)控制中有廣泛應(yīng)用。PLC在實(shí)際應(yīng)用中可代替繼電器等實(shí)現(xiàn)邏輯控制，利用存儲(chǔ)程序執(zhí)行相應(yīng)指令，包含邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)操作等。另外，PLC在實(shí)際應(yīng)用中還可以利用模擬式或數(shù)字式輸入/輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類別機(jī)械的有效控制。PLC的硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)有非常大相似性，包含CPU、電源、存儲(chǔ)器、功能模塊、通信模塊等結(jié)構(gòu)組成。

1.2 PLC特點(diǎn)

PLC系統(tǒng)中的輔助繼電器可代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的機(jī)械式觸電繼電器，利用內(nèi)部邏輯關(guān)系連接方式有效取代了以往的導(dǎo)線連接方式。這種繼電器幾乎不存在節(jié)點(diǎn)變?yōu)闀r(shí)間，不需要對(duì)傳統(tǒng)繼電器返回系數(shù)進(jìn)行細(xì)化考量。PLC在實(shí)際應(yīng)用中有著快捷簡(jiǎn)單、可靠安全、反應(yīng)迅速等優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)繼電器技術(shù)相比，其控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，可應(yīng)用在不同的復(fù)雜工業(yè)環(huán)境，指令控制形式相對(duì)較為簡(jiǎn)單，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的技術(shù)水平要求不是十分嚴(yán)格。另外，該系統(tǒng)功能完善，適用性強(qiáng)，應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中可充分發(fā)揮出穩(wěn)定、整體、優(yōu)良的控制效果。

1.3 PLC工作原理

PLC技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中包含輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)不同階段，這三個(gè)階段為一個(gè)掃描周期。整個(gè)PLC系統(tǒng)工作過(guò)程中不斷重復(fù)這三個(gè)階段操作。第一，在輸入采樣階段，PLC依次掃描接收到的輸入狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)至I/O映像區(qū)單元。程序執(zhí)行和輸出刷新階段數(shù)據(jù)的變化不會(huì)影響到I/O映像區(qū)單元數(shù)據(jù)信息，因此，在脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)方面，必須要保證其寬度在一個(gè)掃描周期以上，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有數(shù)據(jù)的讀?。坏诙?，程序執(zhí)行，在這一階段，PLC按照順序?qū)τ脩舫绦蜻M(jìn)行掃描，用戶程序掃描過(guò)程中，先掃描左邊控制線路，之后按照相應(yīng)的順序?qū)刂凭€路展開(kāi)邏輯運(yùn)算，結(jié)合運(yùn)算結(jié)果刷新邏輯線圈在RAM存儲(chǔ)區(qū)相對(duì)應(yīng)狀態(tài)，或者執(zhí)行其他相關(guān)操作；第三，輸出刷新，在完成程序執(zhí)行后，PLC進(jìn)入輸出刷新階段，CPU根據(jù)I/O映像區(qū)單元中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)對(duì)全部輸出鎖存電路進(jìn)行刷新，之后驅(qū)動(dòng)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)真正的控制輸出。

2 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1 在公路交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有著非常強(qiáng)的環(huán)境適用性，還存在豐富定時(shí)器資源，在交通信號(hào)燈控制方面有著非常好的應(yīng)用效果。PLC本身具備有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的全天候無(wú)人化管理，對(duì)區(qū)域內(nèi)控制信號(hào)燈組合，統(tǒng)一管理控制，能夠有效減少行車(chē)等候時(shí)間，提高交通控制水平。另外，傳統(tǒng)公路收費(fèi)站中不同車(chē)道在機(jī)電設(shè)備配置等方面存在非常明顯的差異，這些設(shè)備控制的主機(jī)可維護(hù)性及通用性差，維修使用不方便，本身具備有上位機(jī)和時(shí)鐘功能接口，能夠利用相關(guān)軟件編程等實(shí)現(xiàn)對(duì)霧燈、棚燈的智能化和無(wú)人化控制，與其他譯碼指令相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效轉(zhuǎn)化，將其輸送至LED數(shù)碼管。利用PLC所開(kāi)發(fā)的車(chē)道控制機(jī)有著非常強(qiáng)的維護(hù)性和通用性，設(shè)備使用穩(wěn)定性和使用壽命有明顯提高。

2.2 在智能化中央空調(diào)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)繼電器電路實(shí)際應(yīng)用中在復(fù)雜邏輯功能以及數(shù)字式控制方面難度非常大，建設(shè)相應(yīng)的邏輯控制功能設(shè)計(jì)難度大，維修復(fù)雜，實(shí)際運(yùn)行中容易有問(wèn)題出現(xiàn)。隨著PLC技術(shù)的出現(xiàn)并應(yīng)用，傳統(tǒng)繼電器逐漸被淘汰，具備有自診斷和聯(lián)網(wǎng)功能，控制系統(tǒng)使用和維護(hù)方便，有非常強(qiáng)抗干擾能力，能夠有效適應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)方面可以取得非常好的應(yīng)用效果。智能化中央空調(diào)中，上位機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行需要執(zhí)行工藝參數(shù)檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析等功能，同時(shí)還需要實(shí)時(shí)采集相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，包含冷水出口溫度、閥門(mén)開(kāi)度、故障報(bào)警信息等。PLC還能夠在線儲(chǔ)存重要信息長(zhǎng)達(dá)10年，未來(lái)在智能化中央空調(diào)方面有著非常廣闊的發(fā)展前景。

2.3 在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

以往機(jī)床所使用的電氣控制系統(tǒng)非常容易出現(xiàn)接線老化、接觸不良、觸頭電弧等問(wèn)題，故障發(fā)生率高、能耗大、效率低，為了使數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)化程度得到提高，將PLC技術(shù)應(yīng)用在機(jī)床電氣改造中，通過(guò)PLC編程控制，能夠更好地發(fā)揮出監(jiān)控和實(shí)時(shí)控制等方面功能，維護(hù)成本和能源消耗有明顯下降，提高電氣控制的邏輯控制水平。在數(shù)控系統(tǒng)中，存在較多控制方法，以往數(shù)控加工多選擇點(diǎn)位控制方式，應(yīng)用PLC模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率有明顯提高。

2.4 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)中存在非常多輔助系統(tǒng)，很多系統(tǒng)工藝都離不開(kāi)開(kāi)關(guān)量控制和順序控制，隨著我國(guó)節(jié)能減排的不斷深化，電力企業(yè)的高產(chǎn)需要以提高效益和降低資源浪費(fèi)為目標(biāo)，在輔助自動(dòng)控制水平方面要求非常嚴(yán)格，很多大型電力企業(yè)中利用PLC技術(shù)取代之前的繼電控制器，能夠在實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝流程單獨(dú)控制的同時(shí)借助信息模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工作的有效協(xié)調(diào)。比如說(shuō)在除灰系統(tǒng)中，包含輸送風(fēng)機(jī)、加熱器、管道壓力等，能夠使電力系統(tǒng)除灰水平有明顯提高，進(jìn)而提升整個(gè)系統(tǒng)工作效率。

2.5 在火電廠中的應(yīng)用

火電廠中PLC技術(shù)的應(yīng)用包含順序控制、開(kāi)關(guān)量控制、調(diào)速器控制和閉環(huán)控制等內(nèi)容；首先，在順序控制中應(yīng)用，火力發(fā)電系統(tǒng)中，順序控制和開(kāi)關(guān)量控制方式在輔助系統(tǒng)工藝流程方面有著非常廣泛應(yīng)用，尤其在節(jié)能要求不斷提高情況下，企業(yè)的發(fā)展一方面追求緊急效益提高，另一方面要最大限度減少能源消耗，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)車(chē)間自動(dòng)控制水平要求越來(lái)越嚴(yán)格。很多大型火電企業(yè)PLC控制系統(tǒng)有著非常廣泛的應(yīng)用，能夠有效取代以往的繼電器控制，隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展完善，PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中可以單獨(dú)控制工藝流程，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工作的有效協(xié)調(diào)。其次，在開(kāi)關(guān)量控制中的應(yīng)用以往的火電系統(tǒng)控制元件多選擇電磁繼電器，系統(tǒng)中電磁元件非常多，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性無(wú)法得到有效保證，同時(shí)受到接線復(fù)雜以及維修困難等因素影響，PLC應(yīng)用越來(lái)越廣泛，系統(tǒng)穩(wěn)定性能夠得到有效保證。在實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)能夠結(jié)合具體運(yùn)行狀況發(fā)出正確信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)有故障情況出現(xiàn)時(shí)自動(dòng)分合閘。PLC系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中還能實(shí)現(xiàn)對(duì)二次接線的簡(jiǎn)化。為了使供電系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，還可以將PLC作為備用電源使用，通過(guò)編程執(zhí)行不同運(yùn)行方式，接線簡(jiǎn)單、成本低，有著非常高可靠性。再次，在調(diào)速器控制中的應(yīng)用，當(dāng)前調(diào)速器已經(jīng)逐漸發(fā)展為計(jì)算機(jī)調(diào)速器階段，PLC控制系統(tǒng)包含墊子調(diào)節(jié)單元和轉(zhuǎn)速測(cè)控單元等不同單元，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)速器調(diào)節(jié)規(guī)律、轉(zhuǎn)速測(cè)量等方面的控制。最后，在閉環(huán)控制中的應(yīng)用，火電廠有較多的泵類設(shè)備，這些泵類設(shè)備啟動(dòng)方式包含自動(dòng)啟動(dòng)、手動(dòng)啟動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)控制箱啟動(dòng)等方式，應(yīng)用PLC系統(tǒng)，PLC內(nèi)順控模塊可以結(jié)合泵的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間將其分為主用泵和備用泵。當(dāng)前火電廠泵類控制包含有常規(guī)控制和PLC控制不同控制方式，維持泵的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.6 其它方面的應(yīng)用

為了確保電氣自動(dòng)化發(fā)展?fàn)顩r良好性，增加其發(fā)展中的技術(shù)含量，則應(yīng)注重PLC的應(yīng)用。具體表現(xiàn)為：（1）為了保持電氣自動(dòng)化中倒閘控制操作有效性，則需要通過(guò)對(duì)可編程控制器PLC的考慮，確保其作用下的倒閘操作控制有效性；（2）為了使啟停風(fēng)機(jī)、加熱器實(shí)踐中能夠得到有效控制，則需要重視PLC的應(yīng)用，優(yōu)化風(fēng)機(jī)啟停過(guò)程控制功能的同時(shí)確保加熱器運(yùn)行中控制工況良好性。

3 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 PLC技術(shù)向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

當(dāng)前電氣自動(dòng)化控制中DCS等技術(shù)不斷發(fā)展，提升空間逐漸減少，缺乏足夠的后續(xù)發(fā)展?jié)摿ΑLC技術(shù)的出現(xiàn)能夠與DCS技術(shù)有效結(jié)合在一起，相互結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)展成為一種新的FCS控制系統(tǒng)。FCS系統(tǒng)不僅有原有系統(tǒng)所具備的各類優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能更好地促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)化和完善，未來(lái)該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中所發(fā)揮的功能將越來(lái)越全面。

3.2 提高PLC技術(shù)抗干擾性和可靠性

電氣自動(dòng)化在實(shí)際應(yīng)用中如果生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，或者存在非常強(qiáng)電磁干擾，將非常容易使PLC控制系統(tǒng)在運(yùn)算以及控制方面出現(xiàn)偏差，甚至某些重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤，進(jìn)而對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的正常開(kāi)展產(chǎn)生嚴(yán)重影響。提高PLC系統(tǒng)可靠性和抗干擾性，不僅能夠在惡劣生產(chǎn)環(huán)境中有效應(yīng)用，同時(shí)還能提高設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、安裝環(huán)節(jié)的有效性，降低各類負(fù)面因素所產(chǎn)生的影響，更好地發(fā)揮出PLC技術(shù)的作用和價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

PLC在實(shí)際應(yīng)用中有著快捷簡(jiǎn)單、可靠安全、反應(yīng)迅速等優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)繼電器技術(shù)相比，其控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，可應(yīng)用在不同的復(fù)雜工業(yè)環(huán)境，在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，為了更好地促進(jìn)PLC技術(shù)的發(fā)展，還需要對(duì)其技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善。未來(lái)PLC技術(shù)的應(yīng)用需要不斷提高其抗干擾能力以及可靠性，結(jié)合科學(xué)技術(shù)發(fā)展需要，與FCS系統(tǒng)等相結(jié)合，提高PLC技術(shù)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展水平。