關(guān)于電氣自動(dòng)化的PLC技術(shù)實(shí)踐解析

■李 俊 ■河南省省直住宅小區(qū)服務(wù)中心，河南 鄭州 450000

可編程控制器PLC技術(shù)的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)電氣自動(dòng)控制存在的很多缺陷，真正意義上實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備自動(dòng)化控制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)日漸成熟，在我國(guó)自動(dòng)化控制領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。特別是在工業(yè)控制領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、電力系統(tǒng)領(lǐng)域中，PLC技術(shù)的自動(dòng)化控制效果十分突出，大大提升了各行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)效率，節(jié)省生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了各企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的突飛式發(fā)展。

1 概論

隨著通訊技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的成熟發(fā)展，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，可編程控制器PLC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。PLC技術(shù)以微處理器作為核心，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于一體，基于自動(dòng)控制原理實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化控制。PLC技術(shù)起源于二十世紀(jì)70年代，主要被應(yīng)用于汽車(chē)生產(chǎn)工業(yè)當(dāng)中，隨著科學(xué)技術(shù)的日漸成熟，促進(jìn)了PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC技術(shù)得到不斷完善，自身的功能效用大大提升，逐漸實(shí)現(xiàn)儀表、電氣、自動(dòng)控制的一體化發(fā)展。在目前為止，以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線控制和集散控制系統(tǒng)的主要控制模式。未來(lái)發(fā)展中，PLC技術(shù)必將成為一個(gè)更加開(kāi)放、新穎的全新分布式系統(tǒng)模式。

當(dāng)前對(duì)于PLC技術(shù)的主要應(yīng)用，通常實(shí)在工業(yè)控制領(lǐng)域、電力系統(tǒng)領(lǐng)域和建筑工程領(lǐng)域。PLC的主要結(jié)構(gòu)包括電源、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)接口和功能模塊。而在PLC當(dāng)中，電源是整個(gè)PLC的動(dòng)力源頭，如果電源發(fā)生故障，整個(gè)控制系統(tǒng)都將停止工作。所以在PLC的生產(chǎn)制作過(guò)程中，各個(gè)PLC品牌企業(yè)對(duì)于電源的重視程度日漸加深。PLC中的CPU是整個(gè)系統(tǒng)的核心處理中樞，它實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析處理功能，對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)進(jìn)行判斷和處理，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的核心組成。寄存器作為PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，能夠大容量存儲(chǔ)輸入輸出信號(hào)數(shù)據(jù)，供CPU調(diào)用分析處理。PLC技術(shù)的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在靈活性、便捷性和復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性上，能夠很好的融合到工業(yè)控制當(dāng)中，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制功能，節(jié)約生產(chǎn)成本，同時(shí)提升經(jīng)濟(jì)效益。

2 PLC工作的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

2.1 反應(yīng)速度快

PLC控制系統(tǒng)使用軟件系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)工控中的時(shí)間繼電器、中間繼電器等，解決了傳統(tǒng)繼電控制中內(nèi)部接線的繁瑣和雜亂。有效縮短了節(jié)點(diǎn)變換時(shí)間，使得它的運(yùn)行反應(yīng)速度大幅度提升。

2.2 可靠性強(qiáng)

PLC系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠滿足多種工業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜環(huán)境要求，PLC系統(tǒng)運(yùn)算均在編輯器內(nèi)部進(jìn)行，受到環(huán)境影響較小，能保證PLC系統(tǒng)有著非常強(qiáng)的抗干擾性能力，這樣就可以滿足復(fù)雜多變的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的要求。同其他相關(guān)技術(shù)比較，PLC技術(shù)更加可靠、有效，在眾多工控設(shè)備當(dāng)中，PLC成為最可靠的控制系統(tǒng)之一。

2.3 操作安裝簡(jiǎn)便

PLC產(chǎn)品屬于模塊換硬件裝置，具有自身定式系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。用戶需要結(jié)合自身需求出發(fā)，選擇合適的PLC模塊，根據(jù)定式標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)自由化配置即可。PLC產(chǎn)品的安裝接線十分便捷，只需要按照設(shè)計(jì)要求，將輸出輸入端口與其他電器元件相連，就可組成成套控制系統(tǒng)。PLC的程序編寫(xiě)語(yǔ)言以梯形圖為主，簡(jiǎn)單易懂，容易掌握。PLC系統(tǒng)的控制模式通常需要設(shè)計(jì)人員對(duì)編輯器進(jìn)行程序編寫(xiě)，系統(tǒng)將按照編好程序完成自動(dòng)控制。

2.4 方便維護(hù)維修

PLC系統(tǒng)發(fā)生故障率低，其內(nèi)部具有強(qiáng)大的自診斷功能，能夠很好的處理微小故障。當(dāng)PLC自身或者外接裝置發(fā)生故障時(shí)，PLC自身或者系統(tǒng)都會(huì)為工作人員提供報(bào)警信息，供工作人員參考排查，接觸設(shè)備故障問(wèn)題。

3 在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用

PLC技術(shù)的最初應(yīng)用是在自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量控制方面，由于當(dāng)時(shí)應(yīng)用的監(jiān)控技術(shù)落后，而系統(tǒng)自身對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力不夠，導(dǎo)致系統(tǒng)具備的服務(wù)效能很差。隨著科學(xué)技術(shù)的成熟發(fā)展，PLC技術(shù)功能得到完善和改進(jìn)，其應(yīng)用范圍得到相應(yīng)的拓展。在電氣自動(dòng)化控制當(dāng)中，PLC技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 順序控制

當(dāng)前電氣輔助系統(tǒng)中存在的兩種主要控制方式，一個(gè)是開(kāi)關(guān)量控制，另一個(gè)就是順序控制。所謂順序控制，就是按照預(yù)設(shè)的生產(chǎn)工藝流程，將控制系統(tǒng)工作內(nèi)容分解成獨(dú)立控制動(dòng)作，根據(jù)PLC內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間順序，完成輸入輸出信號(hào)動(dòng)作，將生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)作按照正常工序獨(dú)立有序的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，為了符合節(jié)能減排、降耗增效的生產(chǎn)要求，眾多企業(yè)都重點(diǎn)關(guān)注了生產(chǎn)作業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平。這樣的背景之下，傳統(tǒng)的繼電器控制被PLC可編程控制器所取代，并在電氣輔助系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)功能要求，發(fā)揮重要作用。在運(yùn)行過(guò)程中PLC技術(shù)應(yīng)用對(duì)工藝流程實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，同時(shí)配合通訊總線與信息模塊工作方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工作的有效順序控制。以自動(dòng)化沖床生產(chǎn)線為例，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程為上料、沖壓、取件，到再次上料沖壓。簡(jiǎn)單的控制過(guò)程，顯示的工序動(dòng)作明了。將上料機(jī)、取料設(shè)備與沖壓設(shè)備通過(guò)PLC系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化連接控制，在整個(gè)系統(tǒng)控制過(guò)程中，PLC系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單的順序控制，單獨(dú)對(duì)每一步動(dòng)作進(jìn)行順序控制，完成上料－沖壓－取料－上料的循環(huán)操作。能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)工作，降低成產(chǎn)成本，提高工作效率，保證生產(chǎn)安全。

3.2 開(kāi)關(guān)量控制

傳統(tǒng)工控系統(tǒng)中，通常選擇電磁繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)控制功能。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，大量的觸電動(dòng)作可能會(huì)對(duì)電磁繼電器壽命造成嚴(yán)重?fù)p傷，導(dǎo)致觸電故障頻繁，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠性。同時(shí)在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中，對(duì)于繼電器的連接使用導(dǎo)致系統(tǒng)接線復(fù)雜，維護(hù)維修繁瑣。工控自動(dòng)化應(yīng)用PLC系統(tǒng)后，取代了傳統(tǒng)繼電器實(shí)物元件，由PLC內(nèi)部邏輯控制實(shí)現(xiàn)繼電器功能。這樣既降低了繼電器接線復(fù)雜帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和維修工作量，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。PLC系統(tǒng)通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)量的控制，實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出輸入功能，結(jié)合編寫(xiě)程序，完成整個(gè)工控自動(dòng)化系統(tǒng)的有效控制。在我國(guó)火力發(fā)電的主控系統(tǒng)和輔控系統(tǒng)中，PLC的開(kāi)關(guān)量控制應(yīng)用比較廣泛。利用PLC，火電系統(tǒng)中大量減少了輔助開(kāi)關(guān)的數(shù)目，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的集中顯示控制功能。這樣大大減少了系統(tǒng)檢修維護(hù)的工作量。由于PLC系統(tǒng)具備良好的數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷功能，能夠有效自動(dòng)分析系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況，同時(shí)具備抗干擾性強(qiáng)，接線簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，檢修維護(hù)工作量少的特點(diǎn)，為火電系統(tǒng)自動(dòng)供電功能提供了保障，有效提高了火力發(fā)電控制系統(tǒng)的可靠性。

3.3 閉環(huán)控制

電機(jī)的啟動(dòng)方式多種多樣，比如自啟動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)控制箱按鈕手動(dòng)啟動(dòng)和機(jī)旁手啟動(dòng)等。PLC技術(shù)在電氣系統(tǒng)運(yùn)行中能夠?qū)崿F(xiàn)泵類(lèi)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)功能。同時(shí)可依據(jù)泵機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中需要持續(xù)的時(shí)間來(lái)完成泵機(jī)的循環(huán)啟動(dòng)控制。在當(dāng)前電氣系統(tǒng)中，傳統(tǒng)控制與PLC控制技術(shù)相結(jié)合，能夠有效提升系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。傳統(tǒng)常規(guī)控制可作為PLC控制的補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的自動(dòng)化閉環(huán)控制。如果PLC系統(tǒng)發(fā)生故障，作為補(bǔ)償控制措施，傳統(tǒng)控制方式能夠在故障停止后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，保證泵機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行，不影響工作進(jìn)度。

4 總結(jié)

PLC可編程控制器技術(shù)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷更新完善，它的功能將變得更加多樣化，在工控領(lǐng)域、電力領(lǐng)域和建筑領(lǐng)域中PLC技術(shù)將不斷別應(yīng)用，能夠更好的為各個(gè)領(lǐng)域提供自動(dòng)化控制環(huán)境，加快實(shí)現(xiàn)我國(guó)自動(dòng)化進(jìn)程。PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用顯得尤為重要，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)自動(dòng)控制領(lǐng)域的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，為我國(guó)自動(dòng)化建設(shè)提供有力保障。

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