劉海楓

（武漢輕工大學， 湖北武漢 430048）

0 引言

當電力系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時， 電氣設(shè)備發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對電力的生產(chǎn)、運輸效率可產(chǎn)生直接影響?，F(xiàn)階段，隨著自動化技術(shù)發(fā)展、更新速度不斷加快，讓各種自動化技術(shù)也開始被應(yīng)用于電氣設(shè)備控制中， 通過這部分技術(shù)的支持，電氣設(shè)備的改造升級得以順利實現(xiàn)，除了控制功能得到了加強外， 也充分保障了其運作的安穩(wěn)性。 由于PLC 技術(shù)自身優(yōu)勢突出，且具備強大的數(shù)據(jù)采集功能和自動邏輯控制功能， 故其在電氣設(shè)備自動化控制中的運用前景非常寬廣，重要性不容忽視。

1 PLC 技術(shù)的定義與原理

PLC 中文含義即可編程邏輯控制器， 近年來在工業(yè)自動化控制中得以非常廣泛的運用， 屬于自動化數(shù)字電子系統(tǒng)。 PLC 包含了可編程儲存模塊， 能夠完成邏輯運算、自動控制、算術(shù)運算等相關(guān)指令，CPU 屬于其核心組成部分， 與電子計算機CPU 功能基本一致， 提供信息處理，控制信號輸出等功能[1]。 PLC 系統(tǒng)涉及到信號輸入、中央處理器以及信號輸出三個模塊。 輸入模塊的主要作用是對外部傳感器又或是開關(guān)輸入的信號進行采集， 并對其做轉(zhuǎn)換處理，使之成為數(shù)字信號，之后再向中央處理器輸入。 而中央處理器的的任務(wù)是對輸入信號進行處理，將編寫的控制程序聯(lián)系起來展開邏輯運算、處理，接著向輸出模塊輸出結(jié)果。 然后，輸出模塊需轉(zhuǎn)換輸出信號，使之以控制信號的形式呈現(xiàn)， 進而完成對各類工業(yè)設(shè)備運轉(zhuǎn)的控制。 PLC 技術(shù)的優(yōu)點較多，包括高可靠性、高安全性、高穩(wěn)定性、易編程等，所以在各種工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中得到了較多應(yīng)用。

2 電氣設(shè)備自動化控制中使用PLC 技術(shù)的作用

2.1 有助于提高準確性以及安全性

在通過傳統(tǒng)機械設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中， 耗費的人力、物力往往較多，且在這一過程中也不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。 而借助PLC 技術(shù)，則能夠準確處理、傳遞數(shù)據(jù)信息，進而使人工作業(yè)的難度降低，促進數(shù)據(jù)準確性的提升。同時因為降低了人工難度，相應(yīng)的也就減少了出現(xiàn)人為失誤的概率， 讓電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)的安全性和高效性均得到了顯著提升。在工業(yè)發(fā)展過程中，通過將電氣設(shè)備自動化控制與PLC 技術(shù)充分融合， 有助于電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)更好地抵抗干擾， 就算身處極為復雜的作業(yè)環(huán)境中，電子設(shè)備自動化系統(tǒng)也能夠正常運轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)工業(yè)行業(yè)高效生產(chǎn)。 除此之外，不斷提高的科技水平，在一定程度上也完善了PLC 技術(shù)，進一步優(yōu)化了其功能，為電氣設(shè)備自動化的良好發(fā)展提供了充足保障。

2.2 促使操作向著簡便和穩(wěn)定的方向發(fā)展

通過比較能夠發(fā)現(xiàn)， 傳統(tǒng)的電氣設(shè)備除了運行復雜外，也具有繁瑣的操作步驟，這樣一來也就讓人工作業(yè)的壓力增加了， 使工作人員難以適應(yīng)快節(jié)奏的生活需求[2]。但通過對PLC 技術(shù)予以利用， 便讓這一問題得到了有效解決。該技術(shù)經(jīng)計算機完成對操作指令的傳達，如此就將操作簡化了。且因為其屬于一種獨立生產(chǎn)技術(shù)，自身性能優(yōu)勢已能夠滿足電力設(shè)備行業(yè)的發(fā)展需求。 但在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中， 電力設(shè)備的使用極易受到電磁干擾的影響，再加上操作人員的知識水平不高，因而也就讓電力設(shè)備最終的應(yīng)用效果大打折扣。因而在具體發(fā)展時，應(yīng)著重提高該技術(shù)的穩(wěn)定性與高效性， 以充分保障電氣設(shè)備自動化控制的應(yīng)用效果。

2.3 有利于電氣設(shè)備自動化控制實現(xiàn)多功能運用以及網(wǎng)絡(luò)化使用

在實現(xiàn)多種電氣設(shè)備快速運轉(zhuǎn)方面， 傳統(tǒng)的控制處理方式是無法做到的，因而急需采用PLC 技術(shù)。其功能特性較多，可為諸多電氣設(shè)備的安全、高效運行提供充分保障，滿足國民生活需求。 在電氣設(shè)備自控中運用該技術(shù)，可確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。借助這一方式，形成一套控制現(xiàn)場總線的系統(tǒng)，這樣不僅能夠嚴格控制生產(chǎn)作業(yè)流程，還可對儀表進行控制，實現(xiàn)智能化和網(wǎng)絡(luò)化改變，最終提高電氣設(shè)備自動化生產(chǎn)水平，助力企業(yè)實現(xiàn)高效自動化生產(chǎn)，積極推動國家經(jīng)濟發(fā)展。

3 PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用

3.1 PLC 技術(shù)在順序控制中的應(yīng)用

對于順序控制系統(tǒng)而言， 近年來PLC 技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，基于實踐案例分析可以了解到，PLC 技術(shù)能夠為順序控制系統(tǒng)提供有力的技術(shù)支持。 為促進生產(chǎn)活動實效性不斷提高，越來越多的企業(yè)紛紛推廣普及自動化技術(shù)，而借助于PLC 技術(shù)的運用可以在很大程度上增加企業(yè)的經(jīng)營利潤。在工業(yè)生產(chǎn)活動過程中，依托于PLC 技術(shù)對生產(chǎn)線進行順序控制， 合理高效的順序控制不單單有助于生產(chǎn)作業(yè)效率的提升，還可以有效降低生產(chǎn)成本。較為典型的是PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備控制中的運用， 工作人員僅僅在監(jiān)控室就能夠進行相關(guān)操作。一般來說，控制模塊選擇分層架構(gòu)，通常涉及到遠程控制設(shè)備、傳感器以及主控制設(shè)備， 工作人員通過遠程下發(fā)指令的方式來完成各項生產(chǎn)任務(wù)，從而對電氣設(shè)備實現(xiàn)自動化、標準化控制。 和過去的控制技術(shù)比起來，PLC 在電氣設(shè)備順序控制中的普及運用， 不單單能夠讓各類電氣設(shè)備始終保持在安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)，還可以降低生產(chǎn)作業(yè)成本，促進經(jīng)濟效益不斷提升[3]。與此同時，為實現(xiàn)設(shè)備的自動化監(jiān)控，工作人員可以對順序模塊進行優(yōu)化。 PLC 技術(shù)在生產(chǎn)活動過程中的運用，例如說對原料抓取設(shè)備而言，在過去工作人員往往會對進行抓取的原料予以判定， 隨后按下啟動按鍵，變頻器隨之開始啟動，傳送帶進入運行狀態(tài)，依靠傳送帶將原料直接傳輸?shù)綑C械手臂下方區(qū)域， 隨后機械手臂上設(shè)置的傳感器感應(yīng)到貨物原料，執(zhí)行抓取動作，成功抓取后按照既定程序進行送料。 PLC 技術(shù)在上述生產(chǎn)活動中運用之后，工作人員按下啟動按鍵后，電信號直接傳輸?shù)絇LC 系統(tǒng)，隨后傳送到中央處理器，進行信號處理后發(fā)出指令，PLC 系統(tǒng)能夠把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹醒胩幚砥餍盘杺鬏數(shù)綑C械手臂，進而自動完成整個抓取流程。

3.2 PLC 技術(shù)在閉環(huán)控制中應(yīng)用

控制系統(tǒng)泵類電機啟動中的應(yīng)用一般來說包括自動啟動與手動啟動、旁屏手動啟動等類型，而借助于PLC 的普及運用可以讓系統(tǒng)內(nèi)部控制模塊在進行啟動的過程中保障其處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，可以對主備用泵合理選擇，依托于手動啟動僅僅對作業(yè)現(xiàn)場開關(guān)實施控制， 同時結(jié)合相關(guān)設(shè)備實際運行時間來準確選擇是否開啟或關(guān)閉設(shè)備。對于實踐作業(yè)而言，能夠?qū)LC 技術(shù)運用到閉環(huán)控制過程中，不單單可以保證閉環(huán)控制的運行效率，還可以確保相關(guān)設(shè)備機器能夠處于安全可靠的運行狀態(tài)， 降低資源的消耗與浪費。 PLC 技術(shù)能夠選擇多元化的方式來對電氣設(shè)備實現(xiàn)自動控制， 手動控制要求PLC 調(diào)控電氣設(shè)備的基礎(chǔ)上對閉環(huán)控制轉(zhuǎn)換予以科學控制， 從而更加高效化地控制設(shè)備運行[4]。 對于電氣設(shè)備的閉環(huán)控制而言，借助于PLC 技術(shù)還可以非常準確高效地獲取設(shè)備實際運轉(zhuǎn)速度， 以幫助作業(yè)人員第一時間掌握設(shè)備運行數(shù)據(jù)信息，從而參考所收集到的各類參數(shù)展開深入分析，根據(jù)作業(yè)需求對電氣設(shè)備運行狀態(tài)實施有針對性的調(diào)控， 進而真正實現(xiàn)自動化高效化控制的目的。 在具體運用中，PLC技術(shù)打開電氣設(shè)備的動力泵， 其中涉及到的各個部件根據(jù)動力泵作業(yè)系統(tǒng)開展運轉(zhuǎn)測速， 讓獲取到的參數(shù)信息準確率進一步提升， 作業(yè)人員在執(zhí)行各項指令的過程中對PLC 技術(shù)進行調(diào)整， 如此才能夠更加合理地確定主備用泵?；谑謩涌刂频呐云磷鳂I(yè)模式而言，要求在作業(yè)現(xiàn)場對開關(guān)進行靈活調(diào)整， 從而讓動力泵啟動后可以盡快達到相關(guān)標準規(guī)范，同時應(yīng)全面掌握動力泵的作業(yè)狀態(tài)，明確主備用泵各自的運用模式。總而言之，在工業(yè)生產(chǎn)活動中運用PLC 技術(shù)， 在確保生產(chǎn)活動效率的基礎(chǔ)上還能夠充分利用該技術(shù)的優(yōu)勢與價值， 讓電氣設(shè)備真正實現(xiàn)智能化運行。

3.3 PLC 技術(shù)在開關(guān)量控制中的應(yīng)用

基于開關(guān)量控制的角度而言， 借助于PLC 技術(shù)能夠?qū)﹂_關(guān)運行狀態(tài)進行全方位監(jiān)測， 如此便能夠在出現(xiàn)短路或者其他故障異常后第一時間進行處理， 防止事故后果擴散， 同時PLC 技術(shù)在運用之后不會對繼電器正常運行產(chǎn)生影響， 確保繼電器穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)上進行一定的優(yōu)化處理[5]。 近年來電氣自動化技術(shù)持續(xù)更新，開關(guān)點數(shù)量不斷增多， 在這樣的情況下必然會對實際控制效率帶來阻礙， 此時以PLC 技術(shù)為核心的電氣系統(tǒng)云平臺能夠提供統(tǒng)一控制功能， 根據(jù)電氣設(shè)備的具體需要進行有針對性的操作，也能夠有效防止發(fā)出錯誤指令，防止指令相互矛盾。比如說提升機系統(tǒng)控制，從信號輸入位置發(fā)出請求，于井口或者井底區(qū)域，作業(yè)人員只需要按下開關(guān)便可以第一時間發(fā)送開車信號，當檢測到符合開車標準時，駕駛?cè)怂砷_制動手柄， 高壓換電器基于PLC 控制下獲得電能，再向主電動機繞組傳遞高壓信號，當順利獲取信號后打開轉(zhuǎn)子電阻，把8 段電阻切除，最終依靠自然機械特性加速運轉(zhuǎn)。交流提升機處于運行狀態(tài)下，主電機進行旋轉(zhuǎn)編碼器運動，輸出2 列a/b 相脈沖，和PLC 計數(shù)器hsc0 的a/b 端進行連接， 依靠hac0 計算后能夠得到提升機當前所處區(qū)域，通過a 相脈沖和hac1 恒定時間的計數(shù)值可以實時掌握提升機運動速率。

3.4 PLC 技術(shù)在渦輪螺旋槳調(diào)速控制中的應(yīng)用

作為電氣設(shè)備的一種， 渦輪螺旋槳式水輪發(fā)電機在生產(chǎn)活動中應(yīng)用較多，其中就包括中低水頭電站[6]。 為促進這一發(fā)電機運行水平的提升，需對其實施自動化控制。因為該發(fā)電機在實際應(yīng)用過程中， 往往會面臨水位波動的挑戰(zhàn)，對此，工作人員可將其應(yīng)用情況聯(lián)系起來，對電氣參數(shù)進行科學優(yōu)化，并精細控制渦輪螺旋槳的速度，以確保其能夠適應(yīng)水位的變化，滿足實際使用的需求。不僅如此， 工作人員還應(yīng)對這一發(fā)電機應(yīng)用的特殊情況予以了解，合理開展自控工作。鑒于該發(fā)電機在具體應(yīng)用時受水頭聯(lián)合作用的影響較大， 故為了使之運行水平得到保證， 便可借助手工組合葉片的方式來幫助其更好的適應(yīng)特殊情況。 除此之外，還可對PLC 單元進行調(diào)整，將最合適的曲線擬合得到，從而加強控制渦輪螺旋槳速度，使該發(fā)電機的運行效果更為理想。

3.5 PLC 技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中的應(yīng)用

電力自動網(wǎng)格系統(tǒng)可將電網(wǎng)調(diào)度水平提高， 使人們對電力資源的需求得到滿足。具體表現(xiàn)為：通過這一系統(tǒng)的作用，極易在發(fā)電廠、電網(wǎng)中心和下屬變電站區(qū)域科學有效的連接諸多設(shè)備， 進而為電網(wǎng)調(diào)度活動的順利開展提供有效保障[7]。 因為上述電網(wǎng)調(diào)度均是自動化開展的，因而可將人工操作減少，使人力資源成本得到有效節(jié)約。不斷發(fā)展的PLC 技術(shù)， 使之在電網(wǎng)調(diào)度自控中得到了較多運用，有助于電網(wǎng)調(diào)度效果得到強化。 之所以會這樣，主要是因為通過把PLC 技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中，能夠為各大設(shè)備的信號傳遞提供有力保障，確保電網(wǎng)調(diào)度均是按照既定的程序、要求等進行的。為了將PLC 技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的潛力發(fā)揮到極致， 我們還需要做好抗干擾的工作，以免外部因素對其產(chǎn)生影響。其中需要深入了解哪些因素可能會影響PLC 技術(shù)正常運行， 并將這些因素進行分類[8]?？蒲薪Y(jié)果表明，強電干擾、柜內(nèi)干擾以及接地系統(tǒng)混亂干擾等不同的干擾類型都可能對PLC 技術(shù)的正常運行造成影響。因此，我們需要針對這些不同的干擾類型，制定出相應(yīng)的抗干擾方案，以免其影響PLC 技術(shù)的正常運行。比如可選擇遠離干擾源的方式，來將強電干擾對PLC 技術(shù)的影響減小。

4 結(jié)束語

在電氣工程自控中，PLC 技術(shù)的優(yōu)勢眾多， 其在控制、監(jiān)測方面可做到高效且精準，能夠?qū)㈦姎庀到y(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性不斷提高，使運行成本有效降低。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快， 今后這一技術(shù)勢必會變得更加智能化、高效化、可靠化以及安全化，并在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括工業(yè)自動化、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等，可以說在電氣工程自動化控制中，PLC 技術(shù)是擁有十分廣闊的應(yīng)用前景的。