電氣自動(dòng)化控制中PLC應(yīng)用問題分析與探討

【摘要】本文首先分析了PLC的含義。然后論述了PLC的主要特點(diǎn)，最后從順序控制、開關(guān)量邏輯控制及自動(dòng)切換等五個(gè)方面分析PLC在電氣自動(dòng)化控制的具體應(yīng)用問題，提出了自己的一些看法，可供參考。

【關(guān)鍵詞】PLC；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用

前言

電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學(xué)科，但由于和人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對比較成熟。已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

在電氣自動(dòng)化控制中，PLC 是一項(xiàng)十分有前景的監(jiān)控技術(shù)，它擁有材料消耗少，設(shè)置方便，維護(hù)人性化，改善工作環(huán)境及提高企業(yè)工作效率的特點(diǎn)。但是，隨著企業(yè)對電氣化控制技術(shù)的要求越來越高，PLC技術(shù)系統(tǒng)仍舊面臨著很多需要改進(jìn)完善的地方，尤其是 PLC 電源制作方面需要加強(qiáng)深入研究。

一、電氣自動(dòng)化控制中PLC的含義

PLC（Programmable Logic Controller），即可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，早期 PLC 主要代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這種微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制范圍，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(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。其基本結(jié)構(gòu)包括有電源、中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊及通信模塊六個(gè)部分。

二、電氣自動(dòng)化控制中 PLC主要特點(diǎn)分析

1、實(shí)用性強(qiáng)。除了基本的邏輯控制能力外，現(xiàn)代 PLC的綜合加入了各種擴(kuò)展單元、智能單元和特殊功能模塊使得其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了早期的 PLC，同時(shí)，現(xiàn)代 PLC 可方便、靈活地組成不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。尤其利用 PLC 的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力可以實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備中的數(shù)字化控制。

2、抗干擾能力強(qiáng)。一方面，PLC 應(yīng)用了大規(guī)模的集成電路技術(shù)，在生產(chǎn)工藝上采用先進(jìn)的抗干擾處理技術(shù)，如內(nèi)部電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)；設(shè)置獨(dú)立的輸入 / 輸出接口電路電源等措施，從自身硬件上增強(qiáng)了其抗干擾能力及設(shè)備的可靠性。另一方面，通過正確選擇接地地點(diǎn)和完善接地系統(tǒng)，以及采用密封、防塵、抗震的外殼進(jìn)行封裝，也可以起到良好的減少外界干擾的效果。通過以上措施使得 PLC 能在較為惡劣的環(huán)境中可靠的工作，并減少故障的發(fā)生率，提高了系統(tǒng)的可靠性。

3、應(yīng)用方便。由于 PLC 是直接面向企業(yè)中設(shè)備裝置的控制，所以其設(shè)計(jì)的接口簡單容易，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，寫入程序即可運(yùn)行，而采用的編程語言也容易被工程技術(shù)人員理解，尤其是采用簡明易懂的圖形圖表，能形象化的表達(dá)系統(tǒng)中的各種設(shè)備設(shè)施。因此，具有系統(tǒng)開發(fā)周期短和現(xiàn)場調(diào)試容易的特點(diǎn)，與早期繼電器控制不同的是運(yùn)用PLC 能夠做到在線修改程序，改變控制方案而無需進(jìn)行繁瑣的機(jī)器設(shè)備拆卸，為用戶了解運(yùn)行情況和查找故障提供了極大的方便，同時(shí)PLC 還具有強(qiáng)大的自檢功能，也為維修帶來了方便。

4、體積小、重量輕。小型的 PLC 其底部尺寸在 100mm 以下，重量低于150g。因此，容易將其裝入到機(jī)械中，以實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。

三、電氣自動(dòng)化控制中 PLC的應(yīng)用分析

1、順序控制。順序控制系統(tǒng)中順序控制是指按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序地進(jìn)行操作。采用 PLC 對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，運(yùn)行人員可以在控制室中實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)控，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性及減少工作人員的工作量，最終起到提高企業(yè)生產(chǎn)效率的目的。如在火電廠的除渣、除灰及輸煤系統(tǒng)中就可應(yīng)用順序控制，在輸煤系統(tǒng)中采用分層式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括主站、遠(yuǎn)程站及現(xiàn)場傳感器等。

2、開關(guān)量邏輯控制。PLC 本質(zhì)上是將虛擬繼電器代替繼電器，而繼電器在控制斷路器時(shí)是存在一定的反應(yīng)時(shí)間的，所以可能會(huì)帶來不能及時(shí)控制的后果，采用虛擬繼電器則幾乎不存在反應(yīng)時(shí)間的問題，從而達(dá)到快速控制斷路器的目的。另外，虛擬繼電器的應(yīng)用可以省去實(shí)際繼電器的接線、維修等工作，運(yùn)行人員只有簡單的分合閘的操作，并且在工作系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，PLC 可進(jìn)行自動(dòng)分閘的操作，同時(shí)給出相應(yīng)的信號(hào)指示，既提高了其可靠性及效率，又改善了工作人云的工作環(huán)境。

3、自動(dòng)切換。目前，為加強(qiáng)供電穩(wěn)定性，而應(yīng)用了備用電源自動(dòng)投入裝置，但是在手動(dòng)或自動(dòng)供回電路的操作上往往存在幾秒的時(shí)間差，這種時(shí)間差對于普通用戶而言是可以接受的，而要求連續(xù)供電的用戶則是不允許的。因此，將備用電源自動(dòng)投入裝置納入到 PLC 中，利用 PLC 可編程的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)的供電。其過程為：PLC 采集設(shè)備正常運(yùn)行信號(hào)作為備用電源啟動(dòng)或關(guān)閉的依據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理及邏輯判斷之后，輸出指令，完成備用電源自投操作。PCL 不僅能實(shí)現(xiàn)快速自投功能，還能對系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。

4、集中式和分散式控制。集中和分散控制是PLC的兩種運(yùn)行方式，所謂集中式是指電氣化控制系統(tǒng)中只有一臺(tái)功能強(qiáng)大的 PCL 監(jiān)視系統(tǒng)，對控制系統(tǒng)中的多個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，其優(yōu)點(diǎn)主要在于相對單機(jī)控制成本更低，但若其中某一個(gè)控制對象出項(xiàng)問題，必須停止中央 PLC，其他控制對象也隨之停止。而分散式是每一個(gè)電氣自動(dòng)化控制對像都有一臺(tái)相應(yīng)的 PLC，各臺(tái) PLC 之間有數(shù)據(jù)線連接，進(jìn)行信號(hào)傳遞。該方式能是實(shí)現(xiàn)在某一控制對象不運(yùn)行的情況下，其他控制對象仍舊運(yùn)行，就電氣自動(dòng)化而言此種控制方式更為適用。

5、模擬量與運(yùn)動(dòng)控制。實(shí)際生產(chǎn)過程中有很多的物理量要經(jīng)過機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制，如溫度、速度、流量、壓力等。通過數(shù)字量之間的D/A轉(zhuǎn)換或A/D轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)編程器對模擬量的識(shí)別處理，而采用專用運(yùn)動(dòng)控制模塊，則可實(shí)現(xiàn)控制對象的圓周運(yùn)動(dòng)、曲線或直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到任意改變運(yùn)動(dòng)軌跡的效果。

四、結(jié)語

PLC 在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用分析傳統(tǒng)電氣化控制中常通過各種電氣連接線進(jìn)行連接，因此會(huì)產(chǎn)生很多的問題：維護(hù)工作量大、能耗大及控制質(zhì)量不穩(wěn)定等，而PLC 的應(yīng)用能很好的解決其中的問題。本文首先對 PLC 的含義進(jìn)行了解釋，然后論述了 PLC 的主要特點(diǎn)，最后從順序控制、開關(guān)量邏輯控制及自動(dòng)切換等五個(gè)方面分析 PLC 在電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用情況。

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