電氣自動化PLC調(diào)試系統(tǒng)的應(yīng)用與控制

牛 甲

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712100)

0 引言

PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，這種控制技術(shù)和其他控制技術(shù)相比，在控制精度和控制可靠性方面存在著很多優(yōu)勢，能夠滿足不同場合的控制要求。電力行業(yè)對于控制技術(shù)和控制器的要求很高，尤其在穩(wěn)定性、可靠性以及抗干擾性方面要能夠達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計指標(biāo)。而PLC控制技術(shù)在實時性、穩(wěn)定性、安全性方面完成能夠滿足電力行業(yè)的各種設(shè)計指標(biāo)。本文從PLC技術(shù)出發(fā)，探究了PLC技術(shù)的優(yōu)勢、存在的問題以及未來發(fā)展的趨勢，從而更好地促進(jìn)PLC技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用。

1 電氣自動化中的 PLC 系統(tǒng)的概述

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大，電力系統(tǒng)中電力設(shè)備以及傳感器的數(shù)量急劇增加，需要使用功能更加強(qiáng)大、性能更加穩(wěn)定的控制器開展電力設(shè)備管理和電力調(diào)度。PLC系統(tǒng)具有可編程能力，通過相應(yīng)的控制算法能夠完成既定的控制任務(wù)和數(shù)據(jù)分析，如圖1所示。電氣自動化PLC技術(shù)在發(fā)展的同時，智能控制算法也在不斷地發(fā)展和應(yīng)用，將先進(jìn)的控制算法在PLC控制器中實現(xiàn)，提高了PLC技術(shù)控制的精度和效率，滿足了不同應(yīng)用場合的需求，而且能夠更好地加強(qiáng)對于電力資源的配置和利用。而且PLC設(shè)備十分適合于規(guī)模較大的電力系統(tǒng)，能夠?qū)τ陔娏ο到y(tǒng)中各個環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的監(jiān)控和分析，保障電力系統(tǒng)始終運行在一個穩(wěn)定的狀態(tài)。另外隨著工業(yè)通信技術(shù)以及可視化技術(shù)的發(fā)展，使得PLC技術(shù)逐漸朝著智能化、信息化以及智能化的方向。

圖1 電氣PLC控制柜

2 PLC可編程控制器的作用和優(yōu)勢

2.1 可編程邏輯控制器的優(yōu)勢

(1)抗干擾能力強(qiáng)，能夠適合各種復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，這也是PLC控制器被廣泛應(yīng)用各種工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要原因。在PLC控制器內(nèi)部電路中，為了保證電路抗干擾能力在其中設(shè)計了各種隔離和濾波電路，這些電路能夠有效屏蔽、抑制和過濾那些干擾信號影響，從而保障電路內(nèi)部的穩(wěn)定運行。同時在電路模塊中還有很多自我檢測和保護(hù)電路模塊，能夠?qū)τ诳刂破鲀?nèi)部運行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控，從而保障控制器穩(wěn)定運行。(2)PLC裝置的編程和調(diào)試方便，一般的PLC程序使用的梯形圖編程方式，可視化程度高，對于編程者的能力要求不高，只需要他們能夠?qū)τ谏蠈幽K進(jìn)行設(shè)計即可，不需要關(guān)注與底層實現(xiàn)。(3)PLC控制器的網(wǎng)絡(luò)通信模塊強(qiáng)大，不同環(huán)節(jié)的控制器能夠形成物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，通過遠(yuǎn)程通信將生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種電力參數(shù)上傳到主控制器，在控制室能夠監(jiān)控各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的狀態(tài)。

2.2 自動化PLC調(diào)試系統(tǒng)的優(yōu)勢

自動化PLC調(diào)試系統(tǒng)能夠?qū)τ谡麄€環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管和分析，分析可能存在的潛在問題，及時制定相應(yīng)的解決方案，更好地保障系統(tǒng)運行的可靠性和安全性。PLC系統(tǒng)在應(yīng)用過程中離不開傳感器技術(shù)、通信技術(shù)以及可視化技術(shù)，傳感器技術(shù)在信號的來源，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠有效地搜集系統(tǒng)中各種所需要的信號，例如溫度、壓力、電流以及電壓等信號等。通過一定的信號處理，例如濾波、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，將信息進(jìn)行有效地融合和處理，然后通過通信技術(shù)將數(shù)據(jù)上傳到PLC控制中心進(jìn)行相應(yīng)的處理，而且最終的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行可視化顯示，在終端通過圖形界面能夠有效的分析整個系統(tǒng)運行的狀態(tài)情況，及時掌握整個系統(tǒng)的運行情況。

3 PLC技術(shù)應(yīng)用電力系統(tǒng)的優(yōu)勢

3.1 保障電力調(diào)度的可靠性

電氣自動化PLC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展對于電力系統(tǒng)的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。電力電氣自動化PLC技術(shù)主要加強(qiáng)的是對于電力資源的調(diào)度和管理，提高電力資源的利用效益。它主要通過對于用戶需求分析，結(jié)合著自身電力資源的情況，通過相關(guān)算法分析，制定最優(yōu)的調(diào)度方案，從而能夠減少電力資源在傳輸過程中的電能損失，從而更好地提高電力資源的利用效率。電氣自動化PLC技術(shù)的應(yīng)用能夠滿足不同用戶對于電力資源的需求，在保障供電服務(wù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，減少電能在傳輸過程中的損失，有效地提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和綠色性。另外，電氣自動化PLC技術(shù)在智能診斷以及智能分析方面還具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，通過相關(guān)算法能夠?qū)τ陔娏ο到y(tǒng)中電力參數(shù)的搜集和分析，能夠分析出電力系統(tǒng)工作狀態(tài)以及可能存在的問題，通過局部回路的診斷能夠?qū)⒐收洗_定在一個具體的范圍，及時做好電力系統(tǒng)的排查工作，減少電力事故的出現(xiàn)，從而更好地保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[1]。

3.2 極大提高制造電力企業(yè)的效益

隨著電氣自動化PLC技術(shù)發(fā)展，電力設(shè)備的智能水平越來越高，能夠保障電力系統(tǒng)始終工作在一個穩(wěn)定的工作狀態(tài)。電氣自動化PLC技術(shù)的應(yīng)用還能夠最大程度提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通過使用智能算法來對于用戶用電規(guī)模進(jìn)行分析，根據(jù)用電規(guī)模、傳輸距離以及線路選擇等因素進(jìn)行優(yōu)化，從而制定最佳的調(diào)度方案，不僅能夠有效提高供電的安全性和可靠性，還能夠有效提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，減少不必要的能源消耗。

4 編程控制器系統(tǒng)的故障分析

4.1 輸入、輸出單元的故障

輸入單元由于長時間的磨損和外界環(huán)境的作用，從而使得編程控制器出現(xiàn)故障，常見的故障如下：(1)輸入LED指示燈不亮，造成這樣的原因主要是由于供電線路出現(xiàn)問題，具體原因可能是接觸點接觸不良、供電電壓不足或者沒有提供供電電壓、驅(qū)動電路或者接觸端接觸不可靠等問題。(2)主控制器無法控制輸入端的邏輯變化，控制信號失靈，造成這種情況的主要原因是輸入端內(nèi)部電路中繼電器模塊出現(xiàn)問題。(3)輸入端繼電器模塊的控制出現(xiàn)失靈，執(zhí)行指令和控制指令不匹配，甚至輸入端出現(xiàn)勿動等現(xiàn)象，造成這樣的原因主要可能是電路接觸不良、輸入電路內(nèi)部出現(xiàn)問題或者編程邏輯出現(xiàn)問題(常見的指令問題如使用了特殊輸入點符號等)。(4)輸入端執(zhí)行指令無誤，但是LED燈不亮，問題是LED指示電路故障。 輸出故障跟輸入故障存在著很大的相似性，很多問題故障種類有很多類似，但是輸出端往往需要接入功率較大的負(fù)載，如果供電電壓或者供電電流不能滿足輸出設(shè)備的額定要求，就會造成很多問題，這些問題會影響著電路的正常工作。比如輸出端模塊輸出故障，指令輸出后執(zhí)行器不工作，造成這樣的原因可能是以下幾個方面導(dǎo)致的，執(zhí)行器的供電不滿足要求或者沒有進(jìn)行供電，這種情況導(dǎo)致電壓沒法正常驅(qū)動負(fù)載工作。

4.2 常閉觸點連接存在故障問題

PLC設(shè)備運行過程中，它的常閉觸點也經(jīng)常出現(xiàn)故障。這個常閉觸點在一般運行過程中是處于閉合狀態(tài)，這個常閉觸點一般是和一個停止按鈕相連接,這樣停止按鈕能夠一直和電源相連接。在故障期間，在收到一個正常的停止命令后，設(shè)備沒有正常停止。這種類型的故障，只能通過切斷主電路電源來停止設(shè)備。在實際設(shè)備生產(chǎn)中，如果主回路電源開關(guān)與設(shè)備之間距離較遠(yuǎn)，電機(jī)將無法正常停機(jī)，在實際生產(chǎn)過程中容易發(fā)生一些重大安全事故。

5 PLC技術(shù)未來發(fā)展的趨勢

5.1 PLC技術(shù)自動化和信息化

隨著人工智能技術(shù)以及智能制造技術(shù)的發(fā)展，未來PLC技術(shù)逐漸朝著信息化、智能化以及集成化的方向發(fā)展。通過將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和PLC技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，使得電力調(diào)度和電力管理的效率得到顯著提升。通過建立完善的工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)㈦娏芾硐到y(tǒng)分為不同的系統(tǒng)層級，在不同層級賦予不同的功能和任務(wù)，像通信網(wǎng)絡(luò)一樣，未來很多應(yīng)用可以通過移動終端或者云端來完成，電力調(diào)度和管理和電力系統(tǒng)能夠完成相應(yīng)的分離，更好地為用戶提供個性化的供電服務(wù)。但是不可否認(rèn)，信息技術(shù)的發(fā)展離不開基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)備的完善，還需要加強(qiáng)電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高系統(tǒng)級和算法級的創(chuàng)新，更好地促進(jìn)PLC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

5.2 綠色化方向發(fā)展

電氣自動化PLC系統(tǒng)在運行過程中會消耗大量的能源，會產(chǎn)生大量的能量消耗，還會對于生態(tài)系統(tǒng)造成不同的破壞。我國不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，逐漸淘汰高能耗和高污染的一些制造企業(yè)。為了更好地促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，需要不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過應(yīng)用更加先進(jìn)的工藝和先進(jìn)的材料技術(shù)來提高加工的效率，減少不必要的能源消耗。綠色化方向是PLC系統(tǒng)應(yīng)用和發(fā)展的一個重要方向，需要引入各種先進(jìn)的技術(shù)，主要包括了低壓低功耗技術(shù)、節(jié)能技術(shù)。一方面要減少PLC系統(tǒng)自身內(nèi)部的消耗，當(dāng)通過低壓低功耗的一些技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)，可以讓PLC系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)。另一方面可以通過算法設(shè)計，將任務(wù)進(jìn)行分層次調(diào)度，在不同的階段執(zhí)行不同的任務(wù)，減少任務(wù)之間的競爭。而且未來隨著EDA技術(shù)和加工技術(shù)的發(fā)展，使得PLC系統(tǒng)設(shè)計的周期顯著減少，通過智能仿真技術(shù)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的仿真和設(shè)計，大大提高了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，減少了能源消耗，更有利于產(chǎn)品的綠色發(fā)展。

6 結(jié)語

綜上所示，PLC技術(shù)在過去獲得了很大的發(fā)展和應(yīng)用，在未來也逐漸朝著智能化和信息化的方向發(fā)展。在應(yīng)用過程中還需要了解PLC裝置的一些常見故障，及時做好維護(hù)管理，更好的保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。