謝成凱

摘要：隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，其在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用效果也不斷提升，文章主要對(duì)PLC技術(shù)的應(yīng)用原理及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，以順序控制、開(kāi)關(guān)量控制、閉環(huán)控制、模擬量控制為例分析了其應(yīng)用實(shí)踐，并且指出其在應(yīng)用過(guò)程中首先需要調(diào)試，其次，還需要做好抗干擾的相關(guān)措施，這樣才能不斷提高其應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備；自動(dòng)化控制；PLC

電氣設(shè)備控制中的關(guān)鍵設(shè)備之一為編程控制器，可以根據(jù)電氣設(shè)備的具體運(yùn)行情況采用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技術(shù)進(jìn)行編程，而且研究實(shí)踐也表明，編寫的程序精確性較高，十分可靠，可以確保電氣裝置設(shè)備的正常運(yùn)行。PLC這一系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在19世紀(jì)80年代初開(kāi)始進(jìn)行發(fā)展，包括編程軟件、存儲(chǔ)器及相關(guān)接口等設(shè)備，并逐漸朝著電氣設(shè)備自動(dòng)化的方向前進(jìn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC的更新?lián)Q代越來(lái)越迅速，如小型PLC ——Allen-Bradley Micro870 PLC，它是Micn）800系列的全新旗艦產(chǎn)品，可供機(jī)器設(shè)計(jì)人員用于優(yōu)化大型獨(dú)立機(jī)器或系統(tǒng)的控制架構(gòu)，替代多個(gè)小型PLC：，支持需要多達(dá)304個(gè)I/O點(diǎn)、280 kB內(nèi)存和20 000條程序指令的小型智能應(yīng)用。性能優(yōu)越，應(yīng)用領(lǐng)域也進(jìn)一步拓展，目前的PLC技術(shù)主要以自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，并且對(duì)電氣設(shè)備的控制也一直處于改進(jìn)過(guò)程中[1]。

1 PLC技術(shù)概述

1.1 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用原理

對(duì)于PLC技術(shù)來(lái)說(shuō)，其在應(yīng)用過(guò)程中主要分為3個(gè)步驟：輸入采樣、程序執(zhí)行及系統(tǒng)輸出刷新，如圖1所示。在輸入采樣時(shí)，PLC—般都會(huì)應(yīng)用選擇數(shù)據(jù)掃面的形式，將其置于I/O映像區(qū)里面。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入完成過(guò)后，才會(huì)執(zhí)行輸出刷新方面的相關(guān)操作。當(dāng)程序在進(jìn)行的過(guò)程中，自上而下是這項(xiàng)技術(shù)執(zhí)行的順序。在輸出刷新時(shí)，對(duì)于系統(tǒng)CPU來(lái)講，它將結(jié)合I/O映像狀態(tài)以及上一次輸入的數(shù)據(jù)，從而完成電路鎖存，并接著對(duì)外設(shè)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行操作。就目前的PLC技術(shù)來(lái)講，它能夠比較快地實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)、順序、閉環(huán)等方面的控制。同時(shí)，其設(shè)計(jì)方面較為靈活，操作也顯得較為簡(jiǎn)便，能夠使其更好地應(yīng)對(duì)一些復(fù)雜環(huán)境。

1.2 PLC的優(yōu)勢(shì)分析

PLC優(yōu)勢(shì)分析主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：（1）可以使電氣設(shè)置裝置的運(yùn)行效率不斷提高，應(yīng)用PLC技術(shù)還可以顯著降低能源的消耗，達(dá)到環(huán)保的目的，并且其穩(wěn)定性較高，保證了電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，此外PLC系統(tǒng)的使用比較簡(jiǎn)單方便，達(dá)到了預(yù)期的電氣設(shè)備控制效果。（2）PLC技術(shù)的功能較多，在各種電氣裝置中應(yīng)用非常適宜，滿足現(xiàn)代多樣化的電氣設(shè)備控制需求，并且發(fā)展前景良好。（3）傳統(tǒng)的電氣裝置設(shè)備的使用十分繁瑣，操作復(fù)雜，其發(fā)展逐步落后于現(xiàn)代社會(huì)，滿足不了當(dāng)前的控制需求，而PLC技術(shù)很好地解決了傳統(tǒng)電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的難題，推動(dòng)了電氣設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步[2]。

2 PLC在電氣自動(dòng)化控制設(shè)備中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 在順序控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

當(dāng)前順序控制為電氣輔助系統(tǒng)中主要的控制形式之一，但是在實(shí)際運(yùn)行中，由于當(dāng)前對(duì)于環(huán)保、節(jié)能減排的要求越來(lái)越高，因此，生產(chǎn)作業(yè)中自動(dòng)化水平便越來(lái)越受到重視。在此種背景之下，PLC的作用越來(lái)越重要，它取代了傳統(tǒng)的繼電控制器在電氣輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用，在運(yùn)行過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)工藝流程的單獨(dú)控制，同時(shí)通過(guò)信息模塊、通信總線的協(xié)調(diào)應(yīng)用，使其控制效果不斷提升。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及PLC技術(shù)的應(yīng)用，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)也由當(dāng)初的人力控制過(guò)度到了現(xiàn)在的強(qiáng)電控制，自動(dòng)化控制水平大幅度提升。如電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用了PLC技術(shù)之后，主站層由人機(jī)接口及PLC組成，還包括現(xiàn)場(chǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)、相應(yīng)的遠(yuǎn)程I/O站，通過(guò)傳感器采集網(wǎng)絡(luò)將采集的現(xiàn)場(chǎng)信息通過(guò)通信總線傳輸?shù)街髡緦右约斑h(yuǎn)程I/O站，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O站與傳感器之間的信息對(duì)接，而工作人員只需要借助于終端顯示屏便可以了解整個(gè)電氣化控制的全過(guò)程。

2.2 開(kāi)關(guān)量控制

在傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)中，應(yīng)用最多的為電磁性繼電器，因此，系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行過(guò)程中非常容易出現(xiàn)觸點(diǎn)故障而影響整個(gè)系統(tǒng)的使用，降低整個(gè)系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。此外控制系統(tǒng)的接線也比較復(fù)雜，一旦發(fā)生故障維修十分麻煩。但是自從應(yīng)用PLC技術(shù)之后，大大減少了繼電器實(shí)物元件，降低了輔助開(kāi)關(guān)的數(shù)量，完善了系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)斷路器的信號(hào)集中控制，提高了系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性。此外PLC在電氣系統(tǒng)當(dāng)中，還具備相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理以及邏輯推斷能力，這樣就在提高其自身的抗干擾能力的同時(shí)，拓展了其相應(yīng)的適用范圍。

2.3 PLC在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

所謂的閉環(huán)控制，其實(shí)就是一般控制系統(tǒng)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，其泵類電機(jī)的啟動(dòng)一般包含有3類方式，即自動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)控制箱手動(dòng)、機(jī)旁手動(dòng)啟動(dòng)。依靠PLC自動(dòng)啟動(dòng)，在啟動(dòng)泵機(jī)過(guò)后，能夠根據(jù)泵的累積工作時(shí)間來(lái)對(duì)主備用泵進(jìn)行合理選擇。通過(guò)機(jī)旁手動(dòng)啟動(dòng)方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)試。并結(jié)合每個(gè)臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)間來(lái)對(duì)主備用泵的啟動(dòng)及停止進(jìn)行有效控制。然而，在具體操作的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)將開(kāi)關(guān)調(diào)到“調(diào)速器手動(dòng)”檔位，方可操作?，F(xiàn)階段，最常用的控制方式是結(jié)合使用PLC控制系統(tǒng)與常規(guī)控制系統(tǒng)，以此來(lái)把常規(guī)控制系統(tǒng)作為PLC控制系統(tǒng)的補(bǔ)充方式，使泵類電機(jī)存在一個(gè)安全的回路，在PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生故障而停機(jī)時(shí)，常規(guī)控制系統(tǒng)同樣可以確保泵類電機(jī)持續(xù)穩(wěn)定工作，進(jìn)而確保整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

PLC控制系統(tǒng)通常劃分為3個(gè)基本單元構(gòu)成，具體有電子調(diào)節(jié)單元、轉(zhuǎn)速測(cè)量單元以及電液執(zhí)行單元。這3個(gè)單元在電氣系統(tǒng)中對(duì)解調(diào)器的應(yīng)用以及整個(gè)系統(tǒng)的可靠性存在十分重要的作用，并且其可以有效控制調(diào)制解調(diào)器調(diào)節(jié)規(guī)律的形成轉(zhuǎn)速測(cè)量及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。PLC系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中相當(dāng)于人體的大腦，具有宏觀調(diào)控的意義，它也是電氣系統(tǒng)與操作人員間的橋梁，具有傳遞參數(shù)、接收操作人員的邏輯指令、把指令轉(zhuǎn)變成能夠識(shí)別的信號(hào)傳輸給被控制的對(duì)象、調(diào)控整個(gè)系統(tǒng)的作用，確保電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 模擬量的控制

模擬量包括電壓、電流、壓力以及溫度等，這些變化量很小、很細(xì)微的控制量都能夠通過(guò)PLC技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。PLC進(jìn)行模擬量控制的時(shí)候，一般需要熟悉量對(duì)模擬量之間的轉(zhuǎn)換，即需要利用數(shù)字的輸入到I/O模塊，對(duì)此進(jìn)行有效的控制，這種控制的方法最大的好處是能夠進(jìn)行模擬量控制的穩(wěn)定性和可靠性，相比其他的控制設(shè)備，PLC具有無(wú)可比擬的作用[3]。

3 PLC在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題

PLC在應(yīng)用之前應(yīng)該首先進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試工作是檢查PLC控制系統(tǒng)能否滿足控制要求的關(guān)鍵工作，是對(duì)系統(tǒng)性能的一次客觀、綜合的評(píng)價(jià)。系統(tǒng)投用前必須經(jīng)過(guò)全系統(tǒng)功能的嚴(yán)格調(diào)試，確保應(yīng)用效果之后才能實(shí)際應(yīng)用。調(diào)試人員在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，都應(yīng)及時(shí)聯(lián)系有關(guān)設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)人員同意后方可進(jìn)行修改，修改需做詳細(xì)的記錄，修改后的軟件要進(jìn)行備份。并對(duì)調(diào)試修改部分做好文檔的整理和歸檔。調(diào)試內(nèi)容主要包括輸入輸出功能、控制邏輯功能、通信功能、處理器性能測(cè)試等。此外PLC在應(yīng)用過(guò)程中還會(huì)受到空間輻射、電源、信號(hào)線引入的干擾、接地系統(tǒng)混亂、PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，因此，應(yīng)該采取一些抗干擾的措施，如使用隔離性能較好的電源，可以有效降低電網(wǎng)受到干擾的概率；正確選擇輸電電纜；增強(qiáng)硬件濾波及軟件抗干擾性能；完善PLC控制系統(tǒng)的接地方式[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要分析了當(dāng)前電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用，由于PLC技術(shù)是一種新型的控制技術(shù)，具有多種優(yōu)點(diǎn)，如安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行等，同時(shí)其價(jià)格比較低廉，降低了控制成本，保障了電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行，對(duì)我國(guó)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的水平有重要的影響作用。隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)很多新型的PLC控制器，其功能也會(huì)越來(lái)越完善，自動(dòng)化控制水平也會(huì)進(jìn)一步提升。

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