黃子龍

[摘? ? 要]隨著我國科技的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)日益成熟，在各個生產(chǎn)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的成效。在電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，對降低能源消耗、提高生產(chǎn)效率具有重大的意義。文章對PLC背景下電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計以及需要注意的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出幾點應(yīng)用PLC技術(shù)的有效策略，以供參考。

[關(guān)鍵詞]PLC;電氣自動化;控制系統(tǒng);設(shè)計

[中圖分類號]TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–00–03

Design of Control System of Electrical Automation Under the Background of PLC

Huang Zi-long

[Abstract]With the continuous development of science and technology in our country， PLC technology has become increasingly mature， and has been widely used in various production fields， and has achieved remarkable results. The application of PLC technology in electrical automation control systems is of great significance for reducing energy consumption and improving production efficiency. The control system design of electrical automation under the background of PLC and the problems that need attention are analyzed in detail， and several effective strategies for applying PLC technology are proposed for reference.

[Keywords]PLC; electrical automation; control system; design

目前，PLC技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域數(shù)控體系應(yīng)用優(yōu)勢日益明顯，在惡劣的環(huán)境中仍然能夠保障系統(tǒng)始終保持平穩(wěn)運行狀態(tài)，并且系統(tǒng)輕便，易于操作，故而成為工業(yè)數(shù)控體系中的核心部分。尤其在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用，將工業(yè)機(jī)器人與計算機(jī)連接，將機(jī)器人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳送至計算機(jī)上，通過計算機(jī)對這些數(shù)據(jù)信息做更深層次的處理，以此提高生產(chǎn)效率，滿足不同用戶不同的生產(chǎn)需求。

1 PLC背景下電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計需要注意的問題

1.1 選用符合設(shè)計要求的電子元件

在電氣自動化控制系統(tǒng)整體裝置中，電子元件的作用不可小覷，電子元件設(shè)計是否合理直接關(guān)乎著電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用性能。因此，在設(shè)計電子元件的過程中，應(yīng)根據(jù)控制系統(tǒng)的實際情況，選擇與之要求相符的電子元件。要想實現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行，需要保障選用的電子元件具備較強(qiáng)的持久性和耐用性，有利于對生產(chǎn)成本的控制。

1.2 加強(qiáng)對散熱防護(hù)工作的重視

為電氣自動化控制系統(tǒng)的運行創(chuàng)造一個健康、綠色的環(huán)境，是確保該系統(tǒng)穩(wěn)定運行的首要步驟。在進(jìn)行電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計時，一定要高度重視設(shè)備的散熱和防護(hù)問題，完善的散熱及防護(hù)措施，不僅可以確保軟件充分發(fā)揮其應(yīng)用功能，而且還能有效預(yù)防系統(tǒng)因遭受病毒襲擊而引發(fā)癱瘓問題。因此，設(shè)計人員在設(shè)計時，務(wù)必加強(qiáng)對這一環(huán)節(jié)的規(guī)劃，結(jié)合實際需求，制定科學(xué)有效的散熱及防護(hù)措施。加強(qiáng)對電氣設(shè)備的防護(hù)能力，不僅可以減少電氣設(shè)備運行中的安全隱患，而且還能實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

2 PLC背景下電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 評估控制任務(wù)

隨著我國科技的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)日益成熟，在各個生產(chǎn)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的成效。PLC系統(tǒng)作為數(shù)控設(shè)備中的重要組成部分，對提高工作效率、降低生產(chǎn)成本發(fā)揮著重要作用。在對電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，要想確認(rèn)控制系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量以及是否在系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，則需要結(jié)合實際生產(chǎn)目標(biāo)及系統(tǒng)情況，對控制方式加以明確，從而對目標(biāo)系統(tǒng)的特性和復(fù)雜性進(jìn)行綜合分析。分析方式應(yīng)從以下幾點入手：

（1）控制系統(tǒng)的整體規(guī)模;

（2）生產(chǎn)技術(shù)的復(fù)雜程度;

（3）控制系統(tǒng)的可靠度是否符合實際標(biāo)準(zhǔn);

（4）信息數(shù)據(jù)的處理效率。

2.2 確定I/O點數(shù)

對電氣自動化控制系統(tǒng)運行過程中需要輸出、輸入的接口點數(shù)和具體的I/O模塊進(jìn)行嚴(yán)格測定。同時為了增強(qiáng)PLC系統(tǒng)內(nèi)存分配的合理性，需要對目標(biāo)系統(tǒng)及PLC的交互方式進(jìn)行嚴(yán)格把控。

2.3 PLC機(jī)型的選擇

隨著PCL技術(shù)的廣泛應(yīng)用，如今已經(jīng)發(fā)展成為構(gòu)造電氣裝置自控體系的核心，對電氣設(shè)備能否正常運行起著關(guān)鍵性作用。

因此，在對PLC系統(tǒng)裝置進(jìn)行選擇判斷時，一定要謹(jǐn)慎認(rèn)真，包括型號類別、接口數(shù)量、內(nèi)存配比等內(nèi)容，以便確保PLC系統(tǒng)裝置與電氣裝置的型號相匹配，這樣才能充分發(fā)揮PLC系統(tǒng)的應(yīng)用價值，擴(kuò)大生產(chǎn)企業(yè)的利潤空間。

2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計

PLC作為電氣自動化控制系統(tǒng)中的可編程控制器，其系統(tǒng)硬件主要分為兩個模塊，分別是機(jī)箱和顯示器。其中機(jī)箱內(nèi)配備裝置包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)、數(shù)字量的轉(zhuǎn)化模塊、模擬量以及故障切除模塊。主機(jī)的作用除了負(fù)責(zé)對各項運行命令進(jìn)行解析和傳輸之外，還負(fù)責(zé)控制電機(jī)速度參數(shù)及優(yōu)化輔助模塊。數(shù)字量轉(zhuǎn)化模塊由開關(guān)組件、控制器和觸發(fā)信號組成，放大之后可實現(xiàn)對閥門和繼電裝置的控制;模擬量模塊的功能主要用來對信號進(jìn)行收集，包括電壓、電流、溫度等;故障切除模塊的主要作用是用來對故障實施處理工作，包括壓力參數(shù)過大、柴油機(jī)運行失常、電機(jī)溫度超標(biāo)等內(nèi)容的處理，從而維持系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

（1）PLC控制系統(tǒng)可以完成伺服電機(jī)的信號的采集和處理，確保電氣自動化控制系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。

（2）基于PLC控制系統(tǒng)優(yōu)勢，也可將其應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人當(dāng)中，從而實現(xiàn)對機(jī)器人的信息控制。所謂信息控制即是指數(shù)據(jù)處理，包括信息采集、信息存儲、信息傳輸?shù)炔僮?，在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，通過采集和處理工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部與外部的信息參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)顯示在數(shù)據(jù)顯示屏上，如果將工業(yè)機(jī)器人與計算機(jī)連接的話，還可以將顯示屏上的數(shù)據(jù)傳送至計算機(jī)上，通過計算機(jī)顯示屏對這些數(shù)據(jù)信息做更深層次的處理。

（3）為了避免系統(tǒng)在運行的過程中發(fā)生數(shù)據(jù)丟失或被惡意篡改的問題，可以將這些數(shù)據(jù)信息發(fā)送到存儲空間，進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。由此可見，PLC控制系統(tǒng)的本質(zhì)其實是借助一系列程序操控的內(nèi)存模完成程序設(shè)計通過邏輯量對各種操作命令實施執(zhí)行，由數(shù)字量、模擬量及接口模塊完成設(shè)備操作。

（4）PLC控制系統(tǒng)即便在惡劣的環(huán)境中仍然可以保障系統(tǒng)始終保持于安穩(wěn)運行狀態(tài)，并且系統(tǒng)輕便易于操作，故而成為工業(yè)數(shù)控體系中的核心部分。

2.5 抗干擾設(shè)計

PLC背景下，針對于電氣自動化控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計，可以從以下三點著手：

（1）電源部分的抗干擾設(shè)計。電源模塊中的核心部分為電源變壓裝置，對這部分進(jìn)行抗干擾設(shè)計，可以增強(qiáng)設(shè)備運行的穩(wěn)定性。因此，采用容量參數(shù)超過額定需求1.2倍以上的隔離變壓設(shè)備，進(jìn)行抗干擾設(shè)計。條件允許的情況下，還可在電源模塊中加裝濾波設(shè)備，選用雙絞線模式進(jìn)行級連，從而將信號干擾的影響降至最低;

（2）輸入輸出信號的抗干擾設(shè)計。想要保持輸出輸入信號的穩(wěn)定，需要借助絕緣I/O組件。首先，輸入信號之所以受到干擾，源于線路之間的差模干擾所致，采用濾波器進(jìn)行消除處理。對于線路和大地間的共模干擾，可以借助接地控制加以消除;其次，輸出信號通常是受PLC開關(guān)量的干擾，根據(jù)實際負(fù)載情況將，其進(jìn)一步優(yōu)化;

（3）外部配線的抗干擾設(shè)計。信號在傳輸?shù)倪^程中之所以會受到很大的干擾，主要源于系統(tǒng)外部線路間出現(xiàn)的互感和分布電容所導(dǎo)致。要想將這些干擾因素消除，需要在交直流的輸出、輸入配備相應(yīng)的電纜線路。同時還應(yīng)在集成線路和晶體管電路中設(shè)置屏蔽模塊，以此降低干擾的影響。

3 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 選擇定位應(yīng)用范圍

通過對數(shù)據(jù)的控制，實現(xiàn)PLC技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，基于PLC技術(shù)的優(yōu)勢，在電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，可進(jìn)一步推動電氣自動化設(shè)備向現(xiàn)代化、智能化的方向發(fā)展。為了充分發(fā)揮PLC技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用價值，在應(yīng)用PLC技術(shù)之前，需要對當(dāng)前電氣自動化設(shè)備進(jìn)行合理定位，在此基礎(chǔ)上，對其定位進(jìn)行綜合全面的分析，從而挖掘出自動化控制系統(tǒng)中存在的漏洞，進(jìn)而明確應(yīng)用PLC技術(shù)的切入點，以此增強(qiáng)兩者匹配的精準(zhǔn)度。

3.2 具備相關(guān)設(shè)計知識

PLC作為一種編程控制系統(tǒng)，具有系統(tǒng)輕便易于操作的特點，在當(dāng)前工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)中具有不可或缺的地位。在電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，是我國電氣行業(yè)控制技術(shù)未來發(fā)展的主導(dǎo)方向，同時還能滿足電氣行業(yè)控制技術(shù)的總體需求。在電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)時，需要技術(shù)人員具備一定基礎(chǔ)理論知識，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合自動化控制需求，選擇合理的PLC技術(shù)，共同發(fā)揮兩者的應(yīng)用優(yōu)勢。

3.3 注重細(xì)節(jié)檢測設(shè)計

由于PLC技術(shù)屬于現(xiàn)代化計算機(jī)編程系統(tǒng)，在電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)時，為了增強(qiáng)二者的協(xié)作性與融合性，要求電氣自動化控制系統(tǒng)同樣具備一定程度的先進(jìn)性和靈活性。PLC技術(shù)作為信息技術(shù)發(fā)展下的新型產(chǎn)物，應(yīng)用于電氣行業(yè)的時間比較短，不具備充足的實踐經(jīng)驗，為此，在應(yīng)用的過程中應(yīng)著重細(xì)節(jié)之處的設(shè)計與檢測。在檢測的過程中，先要對PLC系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，通過調(diào)整和控制電氣設(shè)備，對PLC系統(tǒng)控制功能的執(zhí)行效率加以判斷。此外，完成對核心部位的調(diào)試檢測之后，還需要對細(xì)節(jié)之處做進(jìn)一步檢測，從而確保PLC系統(tǒng)的有效性和可行性，進(jìn)一步提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

3.4 在配電繼電保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控

傳統(tǒng)10 kV配電系統(tǒng)采用繼電器系統(tǒng)、分布監(jiān)測計量以及分布控制方式，這種系統(tǒng)對于電氣設(shè)備的故障診斷，主要是通過人工平時巡檢和計劃檢修，一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)性故障或者存在潛在的安全隱患，該系統(tǒng)無法及時對這些故障實施處理，從而降低電力系統(tǒng)供電的可靠性。PLC控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)集中控制和監(jiān)測的計量方式，有利于提高配電系統(tǒng)的運行管理和自動化水平，以此增強(qiáng)電力系統(tǒng)供電的安全性和穩(wěn)定性，為工作人員減輕了不少的工作負(fù)擔(dān)。因此，采用PLC技術(shù)對10 kV配電系統(tǒng)進(jìn)行全天候遠(yuǎn)程自動監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中的異常情況，并及時采取處理措施將故障排除，不僅大大縮短了檢修時間，而且還能確保電力系統(tǒng)長期處于安全、穩(wěn)定的運行狀態(tài)中。

（1）利用PLC技術(shù)對10 kV配電繼電保護(hù)系統(tǒng)傳感器進(jìn)行采樣，以便提取和傳輸參數(shù);

（2）通過PLC控制系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)向上位機(jī)進(jìn)行傳送，之后通過上位機(jī)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時應(yīng)用組態(tài)軟件，實現(xiàn)對10 kV配電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理與監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容包括10 kV配電繼電保護(hù)系統(tǒng)的總受柜、1#變壓器配出柜及2#變壓器配出柜的三相電壓是否存在欠壓情況以及三相電流過流情況是否穩(wěn)定等。此外，在對10 kV配電系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控時，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)或設(shè)備存在異常狀況時，監(jiān)控系統(tǒng)則會及時發(fā)出故障警報，同時在計算機(jī)顯示屏中顯示報警畫面。

（3）PLC技術(shù)除了實現(xiàn)對10 kV配電系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控之外，還可實現(xiàn)對工業(yè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控。將PLC通訊接口與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)結(jié)，從而構(gòu)建起網(wǎng)絡(luò)通訊的橋梁，實現(xiàn)對工業(yè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制。通過網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控畫面對工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時對工業(yè)機(jī)器人調(diào)整生產(chǎn)方案，從而促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國科技水平不斷地進(jìn)步，工業(yè)領(lǐng)域正在面臨技術(shù)革新階段，自動化電氣設(shè)備作為生產(chǎn)中的主要勞動力，其性能高低直接影響著生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。基于PLC技術(shù)系統(tǒng)輕便易于操作的特點，在電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，徹底打破了傳統(tǒng)計數(shù)裝置的限制，使得系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)得以深度優(yōu)化，我國電氣行業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展推向了更高層次的臺階，真正意義上實現(xiàn)高質(zhì)量，高性價比的現(xiàn)實操作。

參考文獻(xiàn)

[1] 王林.電氣自動化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].自動化應(yīng)用，2019（12）：50.

[2] 尤向陽.采摘機(jī)械手伺服控制系統(tǒng)電氣自動化設(shè)計——基于PLC控制器[J].農(nóng)機(jī)化研究，2019，41（12）：220-223.

[3] 胡舒杰.PLC智能電氣自動化控制優(yōu)化系統(tǒng)的相關(guān)探究[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2020，512（7）：84-85.

[4] 顧健.基于PLC的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[J].今日自動化，2019（4）：20-21.

[5] 張艷.基于PLC的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019（5）：112.

[6] 李凌業(yè).基于PLC技術(shù)的電氣自動化控制優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計[J].百科論壇電子雜志，2019（2）：302.

[7] 劉佩君.基于PLC技術(shù)的電氣自動化控制優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計[J].數(shù)字化用戶，2019，25（4）：112.