PLC在电气自动化中的应用与发展

李建东

摘 要：传统的工业电气自动化控制系统中，各种电气控制都是用连接线连接，这种连接线可靠性差，在使用过程中经常损坏，增加了维护人员的工作量和工作难度。PLC技术通过数字或模拟量进行输入或输出从而控制工业生产，能有效的解决传统工业电气控制的问题。本文就PLC在电气自动化中的应用进行详细的阐述，并对其发展提出一些建议。

关键词：PLC；电气自动化；应用；发展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.122

随着社会经济的发展，电气自动化控制在各领域中的应用都十分广泛，不仅能提高生产效率，还能降低维修人员的工作难度。PLC技术是专为工业生产而设计的一种数字运算操作电子系统，直接控制工业电气生产系统，促进了电气自动化领域的发展。

1 PLC在电气自动化中的应用

1.1 开关量控制

PLC的工作原理是用内部已经被定义的辅助继电器来代替原来的机械触电器，运行的时候只需要研究0-1的状态，而传统的继电器还需要返回一定的系数根据系数来研究运行时的状态，因此用PLC作为开关控制非常适合。

之前的火力发电系统大多数使用电磁型继电器作为主要的控制元件，这些继电器有大量的接触点，接线时复杂，且可靠性较低。如今使用PLC来代替电磁型继电器，不仅提高了可靠性和安全性，也降低了工作人员的工作量。工作人员在操作中根据系统的提示执行下一步操作，在系统出现故障时能自动分闸，且能提供相应的信号指示。PLC的每个线路都有自身的公共端，且接线难度较低，不用配置闪光电源，只需简单的接线就能满足系统控制的要求。PLC能同时控制多台断路控制器，集中显示控制信号，便于运营人员的管理和调度。

PLC还能实现供电的各种运行方式，之前火电厂通过在装置中装入备用电源来实现连续供电，但是需要人工操作。现在PLC把设备运行中的各种信号作为运行方式的判断依据，能实现不同运行方式的自由切换和控制。使用PLC作为备用电源增加了供电的稳定性和可靠性，同时也降低了运行成本，提高了运营效率。

1.2 顺序控制

火力发电系统为了节能减排，近年来其辅助系统由原来的继电控制器都更换为PLC控制系统，既可以控制单个工艺流程，也可以协调全场的生产和供电工作。输煤系统决定了生产效率的高低，一般包括主站层、远程IO站、现场传感器这三层结构。PLC和人机接口组成主站层，一般位于系统的集控室内；主站层通过光纤通讯总线和远程IO站相连，远程IO站设备通过二次控制电缆和输煤传感器相连。工作人员在集控室内可以通过大屏幕来了解设备的状态，并通过检修按钮或紧急事故按钮来控制输煤系统，从整体上提高了输煤系统的生产效率。

电厂的传统气力除灰系统主要通过继电器逻辑电路顺序来控制，现在主要使用PLC顺序控制系统控制。PLC控制系统在气力吹灰系统中占核心地位，它可以控制送风机、气化风机、加热器、收灰分机、除尘器等。气力除灰系统也可以由PLC、传感器、二次仪表等组成，依据网络结构分为下位机控制器和操作员部分。PLC控制系统的软件采用模块化设计，便于修改、更新、调试，而PLC远程站的完善还可以实现气力除灰系统的自动化控制。

1.3 闭环控制

自动电力系统的控制和压力、流量、温度、速度等变量有关，需要连续监控它们的变化，之前的PLC不能实现这一功能。现在PLC模块的生产厂家在生产中已经具备PID指令，能实现闭环控制这一功能，使用时只需要设置一些常用的参数，直接使用PID指令就可以实现PID的控制，非常方便。调速器油泵的启动方式有许多，每台控制器可以自动运行，而且可以累计油泵的运行总时间。当调速器压油罐的压力降低时，主泵就会自动启动，如果持续降到整定值时，备用油泵就会相继启动。PLC能使油泵按照各自的运行时间来选择主用泵，且PLC控制系统会直接输出2台油泵的有限的启动权来选择继电器。PLC控制油泵分为自动控制和常规控制两种，常规控制是整个PLC控制系统的补充，是整个油泵控制系统的安全回路，保证了供电系统的稳定运行。水轮机的调速器能确保整个水力发电系统的稳定运行，而调速机由机械液压型调速器变为电气液压型调速器，又变为现在的微机调速器（PLC）。PLC调速器的控制系统由转速测量单元、电子调节单元、电液执行单元组成，可以实现导水机构、测量转速及调节规律三个功能，通过软件控制调节规律。

2 PLC在电气自动化中的发展建议

2.1 网络化、数字化

用于火力发电系统的DCS技术日益成熟，但是发展比较缓慢，如果PLC技术和DCS技术有效的结合，吸收彼此的优点，形成新的控制系统，进一步实现工业的自动化控制。在PLC技术使用时要结合当下互联网和通信技术，通过设置通信机制、转换通信协议及更新软件实现PLC技术的远程电气自动化控制，节省了人力、物力，提高了运行效率。PLC技术要与数字技术相结合，实现PLC控制系统数据及各设备状态的可视化，管理人员根据数字和状态显示屏来安排人员维修或现场调试。

2.2 增强干扰性

PLC在电气自动化控制中的应用主要在工业环境下使用，而工厂中一般有大量的工业设备，产生的电磁场特别强，PLC技术在一定程度上会受到干扰，使PLC控制系统中的元件损坏或降低元件的工作精度，而影响PLC控制系统的准确度，所以在以后PLC技术的发展过程中要从硬件和软件两方面增强PLC技术抗电磁场的干扰性，为控制系统的稳定运行提供保障。另外人员在安装时，要尽可能远离电磁场较强的设备，如果范围较小必须要近距离安装时，可在PLC控制系统的元件外增加套管，減少设备间电磁场的相互影响。在PLC技术使用中由于人为原因出现数据输入错误或是操作错误，导致PLC控制系统发出错误的指令，因此工作人员在使用PLC技术时要认真负责，防止因为自己的一点小失误，给企业带来大的损失。

3 结语

本文重点阐述了PLC在电气自动化中的应用，分别为开关量控制、顺序控制及闭环控制。然后介绍了PLC在电气自动化发展中的建议：网络化、数字化，增强干扰性。PLC技术弥补了传统电气自动化控制的不足，节约了资源，提高了工作效率，保护了环境，促进了企业的发展。

参考文献：

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