PLC在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

周 莉

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430064）

PLC在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

周 莉

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430064）

PLC系統(tǒng)技術(shù)成熟、性價(jià)比高，在電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文介紹了PLC的定義、使用特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，為進(jìn)一步應(yīng)用PLC提供了一定的理論參考。

PLC；特點(diǎn)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

PLC是為了在工業(yè)環(huán)境下使用而設(shè)計(jì)的一種可編程邏輯控制器系統(tǒng)。其存儲(chǔ)器采用了可編程序以實(shí)現(xiàn)在其內(nèi)部存儲(chǔ)進(jìn)行運(yùn)算、控制、記錄等操作指令。該技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接觸控制技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)內(nèi)接線復(fù)雜、可靠性低、耗能高以及靈活性較差等缺點(diǎn)，因此近年來被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化中。

1 PLC的概念

國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)明確了PLC的定義：“PLC是一種數(shù)字式電子系統(tǒng)，專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計(jì)。PLC采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”從該定義可以看出，PLC可完成程序存儲(chǔ)和指令執(zhí)行，進(jìn)行信息的處理，從而實(shí)現(xiàn)從輸入信號(hào)到輸出信號(hào)的變換。

2 PLC的特點(diǎn)

2.1 通用性強(qiáng)

由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，PLC配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。當(dāng)控制對(duì)象的硬件配置確定以后，可通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)應(yīng)用條件的變化。

2.2 功能強(qiáng)大

PLC不僅可以完成邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)功能，還可以完成算術(shù)運(yùn)算、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等功能。PLC最廣泛的應(yīng)用是對(duì)開關(guān)量進(jìn)行邏輯運(yùn)算和順序控制，同時(shí)，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。

2.3 可靠性高

工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電氣控制設(shè)備可靠性的要求非常高，應(yīng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠在很惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)可靠地工作，平均無故障時(shí)間長(zhǎng)，故障修復(fù)時(shí)間短。在PLC的設(shè)計(jì)和制造過程中，采取了一系列提高可靠性的措施，使PLC的平均無故障時(shí)間可達(dá)數(shù)萬小時(shí)，有些優(yōu)質(zhì)品牌的產(chǎn)品更高達(dá)幾十萬小時(shí)。

2.4 編程方法簡(jiǎn)單

PLC配備有易于接受和掌握的梯形圖語言，該語言編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近，因此編程方法簡(jiǎn)單，易于掌握。

2.5 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修方便

PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等部件，安裝接線工作量大為減少。在維修方面，PLC的故障率很低，且有完善的診斷功能，一旦PLC外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障，可根據(jù)PLC上發(fā)光二極管或編程器上提供的信息，迅速查明原因，排除故障，維修比較方便。

2.6 體積小、質(zhì)量小、功耗低

PLC由于采用半導(dǎo)體集成電路，因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)，而且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。

3 PLC在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 順序控制

火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輔助系統(tǒng)的工藝流程的控制多為順序控制和開關(guān)量控制兩種。隨著改革的深入以及國(guó)家對(duì)節(jié)能減排要求的逐步提高，該行業(yè)在生產(chǎn)過程中降低資源損耗和提高效益已成為各企業(yè)的管理最終目標(biāo)。因此對(duì)類似企業(yè)輔助車間的自動(dòng)控制水平也提出了更高的要求，近年來大型火電企業(yè)的輔助系統(tǒng)均已由PLC控制系統(tǒng)代替了原來的繼電控制器，并且隨著科技的進(jìn)步采用PLC控制系統(tǒng)不僅可以單獨(dú)控制某個(gè)工藝流程，并且可以通過信息模塊與通信總線連接來協(xié)調(diào)全廠生產(chǎn)工作。

3.2 開關(guān)量控制

開關(guān)量的邏輯控制是工業(yè)控制中應(yīng)用最多的控制。PLC的輸入和輸出信號(hào)都是通/斷的開關(guān)信號(hào)。對(duì)控制的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)可以不受限制，從十幾個(gè)到成千上萬個(gè)點(diǎn)，均可通過擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制已遍及許多行業(yè)，如機(jī)床電氣控制、電機(jī)控制、電梯運(yùn)行控制、汽車裝配線、啤酒灌裝生產(chǎn)線等。

3.3 閉環(huán)過程控制

過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過模擬量I/O模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量進(jìn)行閉環(huán)PID控制，可用PID子程序來實(shí)現(xiàn)，也可使用專用的PID模塊。PLC的模擬量控制功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于塑料擠壓成型機(jī)、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備，還廣泛地應(yīng)用于輕工、機(jī)械、冶金、電力等行業(yè)。例如：泵類電機(jī)、調(diào)速器控制等。

3.4 數(shù)據(jù)處理

PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

4 PLC技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）功能向增強(qiáng)化和專業(yè)化的方向發(fā)展。針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，發(fā)出專業(yè)化的PLC產(chǎn)品，以此來提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。

（2）規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展。小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來越小，功能越來越強(qiáng)；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場(chǎng)，應(yīng)用的規(guī)模從幾十點(diǎn)擴(kuò)展到上千點(diǎn)，應(yīng)用功能從單一的邏輯運(yùn)算擴(kuò)展幾乎能滿足所有的用戶要求。

（3）系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開放化方向發(fā)展。以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在 Windows平臺(tái)上開發(fā)符合全新一體化開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。通過提供標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的接口，可以很方便地將 PLC接入其它系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來講，PLC需要根據(jù)工業(yè)用戶的需求集成更多的系統(tǒng)功能和開放性，降低用戶的使用難度，大力發(fā)展智能模塊，縮短開發(fā)周期，節(jié)約成本，從而為各領(lǐng)域提供更加靈活開放的解決方案。

PLC’s Application Status in the Power System Automation Technology and its Development Trend

Zhou Li

PLC system technology is mature and cost－effective.It has been widely used in the power system automation field.This article describes the definition, characteristics and application field of PLC, to provide theoretical references for further PLC’s application.

PLC; characteristics; application status; development trend

TM571

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1000－8136（2011）03－0019－02