孫亮

國電和風(fēng)風(fēng)電開發(fā)有限公司 遼寧 沈陽 110179

引言

信息時代到來后陸續(xù)出現(xiàn)了諸多新技術(shù)，許多新技術(shù)都突破了舊有技術(shù)的限制，滿足了工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需求。PLC作為信息時代下的技術(shù)產(chǎn)物，具有高度自動化，其靈活性、便捷性、兼容性等優(yōu)勢都決定了其在電氣自動化中的巨大發(fā)展?jié)摿?。雖在工業(yè)領(lǐng)域PLC技術(shù)有相對成功的應(yīng)用，但因為每個工業(yè)企業(yè)都有各自的特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)自身的生產(chǎn)特點(diǎn)，優(yōu)化PLC技術(shù)應(yīng)用路徑。未來隨著技術(shù)的越發(fā)進(jìn)步，相關(guān)人員需持續(xù)研究PLC技術(shù)，拓展其應(yīng)用范圍。

1 PLC技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1.1 編程簡單，使用方便

PLC技術(shù)在編程方面具有便捷性，其為梯形圖編程方式，借助相應(yīng)的編程語言即可達(dá)到控制目標(biāo)。梯形圖中的線路清晰，相關(guān)人員只需要閱讀用戶手冊，或者參與簡單培訓(xùn)，即可掌握編程方法，熟悉相應(yīng)的程序語言，整個編程過程較為簡單，使用方便，幾乎不會遇到任何難題。

1.2 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

PLC為專業(yè)化控制設(shè)備，其以微處理器為核心，內(nèi)部設(shè)計、制造中應(yīng)用了大量的軟繼電器等抗干擾部件，還采用了多種屏蔽、濾波隔離等硬件保護(hù)設(shè)施。正是因為PLC的這一特點(diǎn)，在工業(yè)電氣自動化中應(yīng)用該技術(shù)后，即使系統(tǒng)內(nèi)的部分設(shè)備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)也能及時采集故障信息并反饋，提醒有關(guān)人員快速進(jìn)入現(xiàn)場處理實(shí)際問題，保障了快速響應(yīng)性[1]。因此，PLC具有其他技術(shù)無法比擬的可靠性，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，即使在外部因素影響下，其依舊能正常工作。

1.3 功能完善，應(yīng)用范圍廣

PLC內(nèi)配備有各種硬件設(shè)備及設(shè)施，這一構(gòu)成決定了其兼具邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互、自動記錄、故障預(yù)警等功能，功能多樣，在工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)中PLC技術(shù)能發(fā)揮其功能優(yōu)勢，并能結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)過程、電氣運(yùn)行特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、精準(zhǔn)控制?？傊琍LC技術(shù)具有更為完善的功能，工業(yè)企業(yè)可根據(jù)自身需求，將PLC應(yīng)用到更多環(huán)節(jié)。

1.4 設(shè)計、施工的工作量少

工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)時往往需同步使用技術(shù)軟件，在這些軟件支持下不再需要配備中間繼電器、時間繼電器，減少了接線數(shù)量，器件安裝任務(wù)減少，后續(xù)投入使用后檢測工作大大減少，操作簡單[2]。另外，系統(tǒng)投入使用之前，有關(guān)人員可自動調(diào)取其中的模擬調(diào)試程序完成調(diào)試，通過這一過程可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行期間的問題，及時安排專人來處理，在現(xiàn)場無須人工調(diào)試。

1.5 體積小、故障率低、維護(hù)便捷

PLC為專業(yè)化設(shè)備，其可靠性高，因為其中采用了很多微處理器件，整個設(shè)備的體積異常小，投入使用后的故障率低，即使在長時間使用后需維護(hù)，工作量也相對較少且操作簡單，維護(hù)成本偏低。

2 工業(yè)電氣自動化中PLC的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 開關(guān)量控制

工業(yè)發(fā)展中開關(guān)量控制為生產(chǎn)控制的重點(diǎn)內(nèi)容，如汽車企業(yè)內(nèi)的很多方面均采用了PLC技術(shù)。結(jié)合汽車工業(yè)的特點(diǎn)，必須控制各生產(chǎn)線工位，其PLC技術(shù)的應(yīng)用范圍廣，一般需布設(shè)300個左右的I/O開關(guān)量控制點(diǎn)。開關(guān)量控制的關(guān)鍵是要配備繼電器設(shè)備，一旦后續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)中繼電器發(fā)生異常情況，電氣設(shè)備無法正常運(yùn)行。針對這一問題，需利用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制，維持正常的生產(chǎn)作業(yè)。繼電器開關(guān)控制器方面，有關(guān)人員需結(jié)合實(shí)際情況利用PLC編程控制技術(shù)優(yōu)化流程、控制要素，以增強(qiáng)PLC系統(tǒng)的整體可靠性，凸顯繼電器在整個控制系統(tǒng)中的作用。此外，通過PLC控制技術(shù)，控制模塊能自動發(fā)現(xiàn)繼電器開關(guān)反應(yīng)現(xiàn)象，在出現(xiàn)異常的情況下立即調(diào)取控制程序，保障繼電器開關(guān)控制的響應(yīng)時間。

2.2 火電廠

2.2.1 鍋爐補(bǔ)給水處理控制系統(tǒng)。火電廠的生產(chǎn)作業(yè)相對復(fù)雜，其生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)包含多個子系統(tǒng)，鍋爐補(bǔ)給水處理僅僅為其中一個系統(tǒng)，整個生產(chǎn)作業(yè)期間該子系統(tǒng)負(fù)責(zé)保障水汽循環(huán)。生產(chǎn)期間一旦水汽經(jīng)過管道，發(fā)生蒸發(fā)或者泄漏的概率較高，水汽浪費(fèi)較為嚴(yán)重，針對此問題，利用PLC技術(shù)能有效處理。比如，某火電廠在尚未引入PLC技術(shù)之前，陰、陽離子交換器的控制閥門多，一般為11～13個，運(yùn)行時間較長，保持24h全天候運(yùn)行，還原時間為100～130min；每一臺混合離子交換器的控制閥門數(shù)量為17個，運(yùn)行時間長，為陰、陰陽離子交換器的3倍之多，達(dá)到了72h，還原時間也略長，為140min[3]。結(jié)合交換器的運(yùn)行時間、還原時間，傳統(tǒng)鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的操作流程多，運(yùn)行過程中經(jīng)常發(fā)生各種問題，且單位時間內(nèi)的補(bǔ)水量大，這一模式下，鍋爐中的除鹽子系統(tǒng)持續(xù)切換動作，現(xiàn)場相關(guān)人員的工作量龐大，可能因錯誤操作而誘發(fā)重大事故。而利用PLC技術(shù)后，補(bǔ)給水與除鹽系統(tǒng)能在PLC控制下，整個控制過程具有自動化、智能化特點(diǎn)，幾乎不再需要人工操作，能節(jié)約人力成本。

2.2.2 鍋爐吹灰控制系統(tǒng)?；痣姀S生產(chǎn)期間，吹灰系統(tǒng)負(fù)責(zé)鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器等受熱裝置表面、內(nèi)部的清理，可避免這些裝置內(nèi)外部有結(jié)渣或者積灰現(xiàn)象。在進(jìn)入清理程序時，降壓蒸汽法應(yīng)用較多，但這一方式下高溫可能燒損吹灰器，為有效預(yù)防此現(xiàn)象，需將水作為介質(zhì)完成降溫處理。在進(jìn)入吹灰流程后，先啟動吹灰用汽源，將吹灰器推進(jìn)爐膛或者煙道，當(dāng)吹灰工序基本結(jié)束后，吹灰器自動退出爐膛。原先的控制流程下主要由繼電器完成控制任務(wù)，一旦鍋爐體積龐大，單位時間內(nèi)將產(chǎn)生較多灰渣，吹灰裝置的吹灰效果難以達(dá)到預(yù)期。比如，在鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器、空氣預(yù)熱器等兩側(cè)爐壁上往往安裝有吹灰器，吹灰所用蒸汽為過熱蒸汽或者再熱蒸汽，總閥門主要在蒸汽總管道上，進(jìn)氣閥門、疏水閥門安裝在蒸汽管道上，上述安裝方式對吹灰系統(tǒng)的運(yùn)行存在諸多負(fù)面影響。而利用PLC技術(shù)能優(yōu)化系統(tǒng)控制模式，利用PLC的順序控制功能，吹灰系統(tǒng)可處于穩(wěn)定、高效的運(yùn)行狀態(tài)下。

2.3 立體倉庫

科技發(fā)展到今天，電氣設(shè)備的功能越發(fā)全面、性能越發(fā)優(yōu)越，在各個領(lǐng)域都廣泛、成功應(yīng)用了專業(yè)化電氣設(shè)備。目前我國電商發(fā)展迅速，位居世界潛力，在電商交易中物流為重點(diǎn)方面，如能合理利用PLC技術(shù)，有助于建立立體倉庫，提升物流服務(wù)水平。一般來說，立體倉庫有水平移動結(jié)構(gòu)與垂直升降結(jié)構(gòu)兩種類型，引入PLC技術(shù)后能改變貨物運(yùn)輸過程，為貨物的存儲、運(yùn)輸提供便捷，凸顯倉庫在倉儲、周轉(zhuǎn)方面的作用。立體倉庫通過閉環(huán)控制模式，能收集在倉庫運(yùn)行期間的一切數(shù)據(jù)并編譯，再將編譯后的數(shù)據(jù)上傳到PLC系統(tǒng)，由其實(shí)現(xiàn)自動控制，此控制方式下的流程簡單，需要人工操作的部分較少。

2.4 供熱站自動控制系統(tǒng)

供熱站自動控制系統(tǒng)中引入PLC技術(shù)，可增強(qiáng)系統(tǒng)的自動化功能，因為配備有人機(jī)交互設(shè)備，可在工作中自動收集PLC數(shù)據(jù)，監(jiān)視模塊與其他接口設(shè)備共同負(fù)責(zé)監(jiān)控任務(wù)，動態(tài)把握一級網(wǎng)、二級網(wǎng)的工作狀態(tài)。當(dāng)在PLC技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)了一級與二級網(wǎng)的連接后，收集了供水溫度、壓力與流量后，需利用微處理器、程序存儲器等，合理控制電磁閥、變頻器、泵的運(yùn)行參數(shù)。供熱站與其他設(shè)備控制循環(huán)水總量、吸收、排出介質(zhì)的熱量，保障供熱站能正常工作。PLC可采取以下幾種控制方式：①調(diào)節(jié)電動控制閥，參考二級網(wǎng)供熱溫度曲線，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)熱交換器一級網(wǎng)的流量，再由PID控制器控制一級網(wǎng)回流管道；將一級網(wǎng)供應(yīng)到熱交換器，調(diào)節(jié)向二級網(wǎng)供應(yīng)的水體溫度。②循環(huán)泵的控制，此控制過程由PID控制器實(shí)現(xiàn)，從控制方式下能合理優(yōu)化循環(huán)泵性能，達(dá)到二級網(wǎng)供水、回水之間的設(shè)定壓力差，間接把控二級網(wǎng)循環(huán)流量。

2.5 機(jī)械手自動化控制

現(xiàn)階段隨著PLC技術(shù)的越發(fā)成熟，在機(jī)械手自動化控制中也有PLC技術(shù)的應(yīng)用。具體來說，通過引入PLC技術(shù)，能形成信號濾波這一特殊表達(dá)方式，促進(jìn)平流電向交流電轉(zhuǎn)化，在整個系統(tǒng)運(yùn)行期間自動采集每次數(shù)據(jù)發(fā)生波動的行為，再通過控制信號電壓值，將終端電壓等參數(shù)控制在正常范圍內(nèi)。系統(tǒng)采集到相關(guān)數(shù)據(jù)后，相應(yīng)模塊能自動分析機(jī)械手在不同狀態(tài)下的能耗大小。如假設(shè)輸出數(shù)據(jù)值遠(yuǎn)低于原始狀態(tài)，保留該數(shù)據(jù)，如輸出數(shù)據(jù)略高于原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動保留兩組數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)值小的一組?？傊?，通過調(diào)整數(shù)據(jù)能實(shí)現(xiàn)不同滿載狀態(tài)下的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)，在終端自動監(jiān)控信息頻率。PLC部分依據(jù)采集和分析的數(shù)據(jù)結(jié)果，自動判定機(jī)械手狀態(tài)，必要情況下采取一定的控制與調(diào)節(jié)措施。

2.6 數(shù)控系統(tǒng)

電氣自動化系統(tǒng)中PLC技術(shù)具有不可或缺性，通過該技術(shù)與其他技術(shù)的高度融合，可完善電氣設(shè)備功能，提升設(shè)備性能，增強(qiáng)電氣設(shè)備的存儲能力，保障設(shè)備有較強(qiáng)的反應(yīng)能力，即使在運(yùn)行過程中遇到了異常情況，也能自動處理。數(shù)控系統(tǒng)中引入PLC技術(shù)，可凸顯PLC技術(shù)的多方面優(yōu)勢，提高數(shù)控系統(tǒng)性能。當(dāng)前的許多工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)均采用了數(shù)控系統(tǒng)，為提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，相關(guān)人員需全面分析數(shù)控系統(tǒng)，保障數(shù)控技術(shù)的靈活性、便捷性。結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗，數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)能增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，使系統(tǒng)具備更為全面的功能、優(yōu)越的性能。當(dāng)下我國邁入了工業(yè)現(xiàn)代化階段，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)勢在必行，為此，為擴(kuò)大工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，相關(guān)部門也需統(tǒng)籌各項工作，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級。數(shù)控機(jī)床下的PLC技術(shù)可為信息傳輸提供便捷，通過在生產(chǎn)中高效傳輸和共享數(shù)據(jù)，可及時解決生產(chǎn)中的各類問題。

2.7 電氣閉環(huán)控制

目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用了各類電氣設(shè)備，這些設(shè)備各有其功能和用途，為合理控制電氣設(shè)備，閉環(huán)控制十分關(guān)鍵。在所建立的閉環(huán)控制系統(tǒng)中同步采用指紋識別、聲音識別、遙感控制等幾種方式，能大大提高設(shè)備的運(yùn)行效率，但在此方式下未考慮設(shè)備無法依賴自動程序調(diào)節(jié)其運(yùn)行狀態(tài)的情況，設(shè)備運(yùn)行期間的故障率較高?，F(xiàn)階段的電氣閉環(huán)控制中大部分都采用了PLC技術(shù)，此控制系統(tǒng)下能實(shí)時、精準(zhǔn)控制液壓、轉(zhuǎn)速、電流。設(shè)備長時間運(yùn)行時，油管壓力隨時間延長而逐步增大，一旦油管中的壓力達(dá)到了1MPa，可能造成油管內(nèi)部腐蝕現(xiàn)象。而PLC技術(shù)支持下的閉環(huán)控制模式，能自動感知油管中的壓力變化，監(jiān)測到異常情況時控制模塊能自動調(diào)節(jié)。如液壓超出正常標(biāo)準(zhǔn)的情況下，控制系統(tǒng)能主動調(diào)節(jié)為手動調(diào)控，不僅能減小油管中的壓力，還能降低設(shè)備運(yùn)行中的能耗。原先的轉(zhuǎn)速調(diào)控模式下反應(yīng)速度緩慢，電機(jī)散熱不佳，如長期維持低轉(zhuǎn)速情況，必將導(dǎo)致電機(jī)溫度異常，增大其運(yùn)行風(fēng)險。而PLC閉環(huán)控制模式能自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使設(shè)備處于最佳狀態(tài)。

2.8 中央空調(diào)

近年來隨著工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，在各個工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中越發(fā)依賴中央空調(diào)，此空調(diào)能促進(jìn)空間內(nèi)的空氣循環(huán)。以電子設(shè)備加工企業(yè)為例，其生產(chǎn)過程中必須密切關(guān)注溫度參數(shù)，此時，中央空調(diào)必不可少，其在監(jiān)控和調(diào)節(jié)溫度方面具有顯著優(yōu)勢?，F(xiàn)階段國內(nèi)的中央空調(diào)制冷形式主要有電氣管控、直接數(shù)字、編程管控設(shè)備PLC體系幾種。編程管控設(shè)備PLC體系中的PLC技術(shù)，改進(jìn)了原先的控制方式，具有更高的自動化水平，在系統(tǒng)運(yùn)行中的可靠性高、兼容性好，受外部其他因素的干擾小，能合理調(diào)節(jié)中央空調(diào)的有關(guān)參數(shù)。

3 結(jié)束語

新型工業(yè)化道路中，大部分工業(yè)企業(yè)都在嘗試電氣自動化，許多企業(yè)的工業(yè)電氣自動化取得了突出成就，其中所應(yīng)用的PLC技術(shù)凸顯了其技術(shù)優(yōu)勢。未來隨著工業(yè)現(xiàn)代化步伐的加快，各企業(yè)需持續(xù)研究PLC技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用。