PLC在电气设备自动化控制中的应用

2020-01-09吴清

湖北农机化 2020年17期

关键词：工控机继电器电气设备

吴清

(南京工业职业技术大学，江苏南京 210023)

电气设备自动化控制的主要应用领域是工厂设备的控制生产，而PLC技术的不断发展和成熟，使其在这一领域的应用也越来越广泛，在控制设备运行上也更为安全。

1 PLC技术

1.1 结构组成

在计算机技术的基础上，将通信技术融入其中，从而形成的新技术，即PLC技术。R-C滤波技术是该技术采取的输入输出技术，10～20ms为其滤波常数时间。对于PLC的各个模块，其开关电源质量都比较好，使用期间也都是做了严格筛选的[1]。在PLC的输入输出模板上，依据工业现场信号的不同，有各种各样适用客户选配的模块，比如电压/电流、数字量/模拟量、DC/AC等等。在编程上，PLC也是比较简单的，在多数情况下使用的梯形图格式与继电控制线路相似，并且学起来容易。整个过程中的设备安装程序也很容易，维修起来也方便[2]。

PLC的广泛应用，完善了电气设备自动化中的缺陷，促使其向着更为稳定安全的方向发展。目前PLC技术的应用领域主要集中在工业控制系统上，这其中最重要的原因就是它的作用较为可靠和安全，无论是在模块或是结构方面都极其便利[3]。CPU作为该技术的核心结构，存在于每一套PLC系统中，它作为中央控制器，与整个系统的性能息息相关。现场生产中，传输和存储数据的进行依赖于PLC，而CPU则负责运算，其运算速度非常迅速。在配置组装上，都是比较容易且方便的[4]。

1.2 功能特点

PLC在使用之前，要初始化数据处理系统，其目的是准确地获取该电气设备的配套信息与参数，然后显示与这些参数和信息相匹配的工艺流程。PLC技术在该领域的应用，能够将设备的处理效率优化到最佳。继电器作为PLC技术应用领域里最重要的设备，PLC实际应用效果将与继电器直接相关。与常规的继电器不同的是，PLC系统中的继电器无须导线就可以正常运行，所以节点变位返回系数与时间这些参数不需要考虑，这有利于数据处理效率的提升，使得数据处理变得更为简单[5]。除了上面所述，PLC在电气设备自动化控制上的应用促使其更为便利，同时使得设备管理能力也得到大幅度地改善，这有助于电气设备在工作的过程中更为高质、高效地进行。

2 电气设备自动化控制中PLC的应用研究

2.1 顺序控制

在电力系统里，对促进降耗增效作用的方式之一就是顺序控制，该控制可以改进过去电气自动化控制的效果。PLC技术的诞生，使得电气自动化控制的效果增强，进而使得其在生产活动中的效率也随之提高[6]。PLC应用时，信息和通信2个模块便会配合完成工作，这样一来系统通过协调和控制掌控整个生产过程，以上便是计算机技术完成该控制过程的技术基础。具体说来，PLC与人机接口共同构成了3个网络结构(现场传感器、接口和主站层)，经由这些结构相互间的作用，从而实现其控制效果，最后对系统运行情况的掌控，通过计算机显示功能完成，使得系统监控及运行操作准确性提升。

2.2 闭环控制

在电气系统中，与其它启动方式不同之处在于，泵类电机启动主要采用现场控制箱启动、自动启动等启动手段来完成，PLC能够促使泵类电机自动化启动能力增强[7]。分析该类电机运行时间的相关数据信息主要依赖于PLC中的顺序模块，通过该分析来选用较为合适的开关方式，这主要归因于该类电机运行过程较为复杂，因此PLC在该领域的实际应用时，通常是结合手动和自动2种控制方式来操作的。为保证该类电机在工作时安全稳定，通常会使用常规控制系统来保障安全回路，使系统能够安全运行。一旦该系统运行时出现故障，常规控制系统可以迅速地停止电机运行，可以提供更为有利的故障处理时间，使故障的影响和损伤降低，调节器也有类似于常规控制系统的作用。

2.3 开关量控制

电气自动化控制领域，应用最为广泛的一个是顺序控制，另一个便是开关量控制了。在过去的该控制系统里，主要是电磁集电器元件，往往容易出现触电问题，严重干扰了设备正常工作[8]。在接地线上，过去该控制系统接线极其复杂，这也是故障频发的原因之一。PLC的应用可以替换继电器元件，不但可以减少故障发生，还可以使系统运行性能得到改善，便于日常维护。PLC的应用减少了系统的辅助开关数，同时集中了多台断路器信号，使控制处理统一起来。PLC技术还能依靠编程功能来修改系统运行方式，这样备用电源就能够自动投入使用，使系统数据信息的处理能力得到提高，系统的运行更为可靠稳定。

3 PLC的应用发展前景

3.1 应用特点

PLC技术的发展和完善，使得其功能与优势日益凸显，其应用领域也在不断地拓展，该技术的应用特点总的来说体现在以下3个方面：一是其数控方法，与传统的相比，它可以在数控系统的作用下使PLC技术的使用更为高效、高质量，同时也极大地改善了控制过程的便利性；二是智能化城市化的飞速发展，人工智能技术给城市交通系统带来的便利越来越大，特别是在人流量巨大的超大型城市，该技术的应用可以实时监控交通情况，并根据该情况来调整信号灯，可以有效地疏导交通拥堵，并在监控功能的帮助下评分拥堵风险，提前预防，降低城市中的交通压力；三是智能控制已经在中央空调中广泛应用，PLC在该领域的应用成效也很好，特别是可以改善传统自控系统中的不足，使其在该领域的应用更为可靠稳定，减少外界干扰。

3.2 优化设计

PLC技术的使用可以优化自动化控制智能化水平。目前，在过去的自动化控制系统设计上，许多的设计是依据经验进行的，所以其内容并没有坚实的理论基础，其应用时会产生一系列问题，这使得自动化控制系统的应用更为复杂。而PLC技术在该系统的应用，缩短了设计时间，使电气设备自动化控制系统可以更为高效、高质量工作。

3.3 应用建议

虽然该技术极大地提高自动化系统的工作效率，使系统运行的安全可靠性大为改善。然而，PLC技术依赖计算机技术，故一旦其运行环境中有过度的电磁影响，那么该技术的运行就会受影响，甚至无法正常运行，而且还可能导致电气自动控制系统出问题，影响整个生产过程。因此，分析该技术，不可以只就其当前应用情况，还要考虑其设计、安装甚至其使用方面，改善其应用中的抗干扰能力。还可以将其与DSC相结合，开发新型系统，使其在电气自动化控制中的应用更为稳定可靠。

PLC技术的不足之处，使得它在应用过程中要充分了解其优点与缺点，做到扬长避短，不断完善该技术。对于该技术的研究也需要加大投资力度，并且将电气设备自动里的独立设计算法完成级别分配功能、工控机对检测系统检测数据的处理相结合。整个系统稳定性的重要影响因素之一就是PLC与工控机的信息交互中的稳定性，所以该系统有设计使用应答机制。工控机会定时向PLC发送检测信息，PLC收到后就会实时反馈响应，这样就可以确保一旦PLC与工控机通信断开后可以及时察觉。PLC控制的伺服系统构成了其分拣机构，其采用的是最快分拣速率可以超过8个/s的低惯量、高响应的伺服电机。该系统中逻辑处理和运算时依赖于其中的5个中断程序与13个子程序。模块的功能程序设计，使得软件的控制更为高效稳定。