PLC在电力系统自动化技术中的应用现状与发展趋势

周 莉

（湖北工业大学，湖北 武汉 430064）

PLC在电力系统自动化技术中的应用现状与发展趋势

周 莉

（湖北工业大学，湖北 武汉 430064）

PLC系统技术成熟、性价比高，在电力系统自动化领域有着广泛的应用。本文介绍了PLC的定义、使用特点和应用领域，为进一步应用PLC提供了一定的理论参考。

PLC；特点；应用现状；发展趋势

PLC是为了在工业环境下使用而设计的一种可编程逻辑控制器系统。其存储器采用了可编程序以实现在其内部存储进行运算、控制、记录等操作指令。该技术是计算机技术与继电接触控制技术相互结合的产物，解决了传统控制系统内接线复杂、可靠性低、耗能高以及灵活性较差等缺点，因此近年来被广泛应用于电力系统自动化中。

1 PLC的概念

国际电工技术委员会明确了PLC的定义：“PLC是一种数字式电子系统，专门为工业环境应用设计。PLC采用可编程的存储器，用来在其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。”从该定义可以看出，PLC可完成程序存储和指令执行，进行信息的处理，从而实现从输入信号到输出信号的变换。

2 PLC的特点

2.1 通用性强

由于PLC产品的系列化和模块化，PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。当控制对象的硬件配置确定以后，可通过修改用户程序，方便快速地适应应用条件的变化。

2.2 功能强大

PLC不仅可以完成逻辑运算、计数、定时功能，还可以完成算术运算、A/D和D/A转换等功能。PLC最广泛的应用是对开关量进行逻辑运算和顺序控制，同时，还可以对模拟量进行控制。

2.3 可靠性高

工业生产对电气控制设备可靠性的要求非常高，应具有很强的抗干扰能力，能够在很恶劣的环境下长期连续可靠地工作，平均无故障时间长，故障修复时间短。在PLC的设计和制造过程中，采取了一系列提高可靠性的措施，使PLC的平均无故障时间可达数万小时，有些优质品牌的产品更高达几十万小时。

2.4 编程方法简单

PLC配备有易于接受和掌握的梯形图语言，该语言编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近，因此编程方法简单，易于掌握。

2.5 控制系统的设计、安装、调试和维修方便

PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等部件，安装接线工作量大为减少。在维修方面，PLC的故障率很低，且有完善的诊断功能，一旦PLC外部的输入装置和执行机构发生故障，可根据PLC上发光二极管或编程器上提供的信息，迅速查明原因，排除故障，维修比较方便。

2.6 体积小、质量小、功耗低

PLC由于采用半导体集成电路，因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点，而且设计结构紧凑，易于装入机械设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

3 PLC在电力系统自动化中的应用现状

3.1 顺序控制

火力发电系统内的辅助系统的工艺流程的控制多为顺序控制和开关量控制两种。随着改革的深入以及国家对节能减排要求的逐步提高，该行业在生产过程中降低资源损耗和提高效益已成为各企业的管理最终目标。因此对类似企业辅助车间的自动控制水平也提出了更高的要求，近年来大型火电企业的辅助系统均已由PLC控制系统代替了原来的继电控制器，并且随着科技的进步采用PLC控制系统不仅可以单独控制某个工艺流程，并且可以通过信息模块与通信总线连接来协调全厂生产工作。

3.2 开关量控制

开关量的逻辑控制是工业控制中应用最多的控制。PLC的输入和输出信号都是通/断的开关信号。对控制的输入、输出点数可以不受限制，从十几个到成千上万个点，均可通过扩展实现。用PLC进行开关量控制已遍及许多行业，如机床电气控制、电机控制、电梯运行控制、汽车装配线、啤酒灌装生产线等。

3.3 闭环过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I/O模块实现模拟量与数字量之间的A/D、D/A转换，并对模拟量进行闭环PID控制，可用PID子程序来实现，也可使用专用的PID模块。PLC的模拟量控制功能已经广泛应用于塑料挤压成型机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，还广泛地应用于轻工、机械、冶金、电力等行业。例如：泵类电机、调速器控制等。

3.4 数据处理

PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

4 PLC技术发展趋势

（1）功能向增强化和专业化的方向发展。针对不同行业的应用特点，发出专业化的PLC产品，以此来提高产品的性能和降低产品的成本，提高产品的易用性和专业化水平。

（2）规模向小型化和大型化的方向发展。小型化是指提高系统可靠性基础上，产品的体积越来越小，功能越来越强；大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场，应用的规模从几十点扩展到上千点，应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。

（3）系统向标准化和开放化方向发展。以个人计算机为基础，在 Windows平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口，可以很方便地将 PLC接入其它系统。

5 结束语

随着科学技术的发展，PLC的应用领域将更加广泛。从长远角度来讲，PLC需要根据工业用户的需求集成更多的系统功能和开放性，降低用户的使用难度，大力发展智能模块，缩短开发周期，节约成本，从而为各领域提供更加灵活开放的解决方案。

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

A

1000－8136（2011）03－0019－02