PLC技术在电气设备自动化控制中的应用

2021-03-07白云会

电子技术与软件工程 2021年19期

白云会

（东岳机械股份有限公司山东省临沂市 276000）

随着社会经济与科技的快速发展，工业领域对技术精度、安全系数等方面有了新的要求。如今，信息化技术日渐成熟，PLC可编程逻辑控制器的产生和改进为工业操作系统的数字化和电子化提供了技术支撑。PLC技术具有较高的灵活度，便捷可靠，在现代电气自动化中发挥着重要作用。在电气设备自动化控制过程中，合理运用PLC技术，可以使整个系统的运行状态和运行方式得到优化，促进电力行业的健康发展。

1 PLC技术在电气设备自动化控制中的应用

在当前的时代背景下，各个行业都迎来了新的发展机遇与挑战。随着信息化技术的普及应用，各个企业都会积极运用信息化技术来促进自身综合实力的提高，在激烈的市场环境中站稳脚跟。PLC技术的出现就是迎合了当代工业大环境的实际需求。随着科学技术的快速发展，各个领域对自动化控制水平的要求也逐渐提升，在这样的背景下，需要选用先进的科学技术应用于电气设备自动化控制当中，提升工作效率与工作水平。PLC技术（如图1所示）可以与计算机技术进行融合，对电梯设备实现自动化控制，并且通过这样的控制方式进行编程，使其拥有一定的逻辑性。也就是说PLC技术的应用过程可操作性比较高，并且具有一定的规律性。PLC系统当中主要是运用存储器当中存储的可编程序来进行相关方面的运算、控制与数据记录，并且在完成了以上工作之后，通过数字化或者模拟量的形式，将运算结果输入到工业生产过程当中，实现工业生产的便捷高效。从这样的情况我们可以看出，PLC技术主要是现代计算机技术与继电接触控制系统进行融合产生的新型技术。将这项技术进行广泛应用，可以有效解决传统控制系统当中存在的接线复杂与可靠性低等问题，并且在某种程度上降低工业生产的实际耗能，保证节能高效。由于PLC技术拥有这样的技术优势和特点，在近几年得到了飞速发展，已经被广泛应用于电气自动化控制当中，为人们的工作与社会的生产提供了更多的便利。

图1：PLC技术原理

2 PLC控制系统的核心技术

2.1 控制技术

PLC技术的整个工作过程参数较为智能化，并且智能化最开始会体现在开机之后能够自动对系统各项进行充分检查，并且还能够自动对信息进行处理归纳。如果系统当中出现了有不符合逻辑和常理的信息输出和输入，那么系统便会回到上一个步骤，重新对此步骤中的信息输出和输入情况进行自我检查，保证各项信息输入与输出的合理性。这样的技术具有高效、便捷、直观的特点，因此，合理运用PLC技术将会促进整个工作过程的得到进一步优化和提升。

2.2 PLC可编程控制器的设计原则

为了保证PLC技术能都能够得到合理利用，在设计PLC可编程控制器的过程中，需要迎合相应的设计规则与设计标准来进行。在进行设计的时候，需要确保可编程控制器具有结构简单，操作性强的性质，只有这样才能使可编程控制器发挥出良好的运行效果。降低整个系统的运行成本，促进PLC技术优势的显现，除此之外，需要保持良好的接口性能。在可编程控制器的设计过程中，需要对此给予足够的认识，并且在升级系统的时候能够减少麻烦。

3 PLC可编程逻辑控制器分析

3.1 PLC的分析

PLC技术会将各项程序进行预先存储，通过系统软件的控制根据用户发出的程序命令串行工作。CPU每时刻只执行一条操作指令，除了输入端和输出端之外，PLC的其他内部线路通常都会用软件进行关联控制。要求出现变化的时候需要改变存储程序，不需要变动接线，因此PLC技术具有较高的灵活性。

PLC结构通常会包含以下几个方面，分别是电源、接口电路、功能模块、CPU、程序存储器以及通讯模块。PLC的电源是整个系统过程得以平稳运行的基础保障，如果电源存在问题，那么其他各个环节将会无法正常工作。因此需要确保电源的可靠性与稳定性，同时电源能够与交流电网进行融合。接口电路会借助不同接口来完成数据的输出与输入，保证各项数据能够被程序得到正确的利用。功能模块包括技术与定位等不同的功能。CPU则是PLC技术整体的核心内容，控制系统、运行程序、处理数据的各项流程都需要CPU给予支持。程序存储器分为系统程序存储器以及用户程序存储器两种，能够存放系统软件与用户软件。通讯模块儿在PLC系统当中的主要任务包括输入采样阶段、用户程序执行阶段以及输出刷新阶段三个部分。

3.2 PLC可编程逻辑控制器特点

PLC可编程逻辑控制器通常具有以下几个特点：

（1）拥有较高的性价比，功能完备。PLC控制器当中拥有很多编程软件可以供用户使用，具有强大的控制功能，运用通信联网来实现集中管理，但是可以进行分散控制。

（2）抗干扰能力强，可靠性高。PLC可编程控制器与传统控制系统相比，PLC技术用能够有效解决接触点不良等情况，只需要运用少量的输入与输出相关硬件元件来保障系统的平稳运行，有效降低了系统运行过程中出现故障的概率。通过软件和硬件的抗干扰措施，保证系统干扰能力得到提升，使其具有较高的可靠性。

（3）编程简单，方便使用。PLC系统的编程不需要运用计算机知识，而是运用编程语言就可以实现，这样不仅可以缩短开发周期，并且使用过程也较为方便，设计和安装以及调试操作简单，降低了实际使用的工作量，不需要拆卸硬件，只需要在线进行程序修改便可以实现对控制方案的修改与调整。

（4）硬件配套完备，适应性强。标准化且模块化的PLC产品其硬件配备较为完善，能够运用便利的系统配置，组成规模与功能不同的PLC系统对用户程序进行修改，实现配置调整，有效适应变化的各种工艺条件。具备较强的适应能力。

（5）维修简便易操作。PLC系统本身拥有较为完备的自我诊断与现实功能，出现故障的情况较少，拥有较低的故障率。如果发生了意外故障，那么系统会自动提供故障信息以便进行维修处理。精准快速地寻找故障原因，且在排除故障的过程中，只需要更换模块便可以完成，无需过多的操作。

4 PLC在电气设备自动化控制的具体应用

4.1 顺序控制

顺序控制与开关量控制都是电力自动化辅助系统的重要工艺控制模式，降耗增效是该行业在生产过程中随着节能减排要求的提升而得到关注的重点内容。因此在生产过程中进行自动化控制时，自动化控制水平的要求也随之不断提升。PLC技术能够取代继电控制器，在当前的电力自动化辅助系统控制方面具有重要的影响。不仅可以对单独工艺流程实现控制，还能够在通讯总线连接以及信息模块的协调配合下促进全长生产工作的协调与控制，令工作效率与质量得到提成。电力自动化系统从人力控制到强电控制以及计算机技术等先进技术的支持下，可以实现现代化的自动化控制。在当前的电气设备自动化控制体系当中，输煤系统的控制系统对整个系统的优劣产生具有重要作用，会严重影响到电力自动化的实际应用效果。当PLC技术被应用到电气自动化系统当中时，会产生三层网络结构，包括人机接口与PLC构成的主站层。远程IO站以及现场传感器。在系统集控室的主站层与远程O站通过信息总线来进行连接，运用二次电缆将远程IO站与传感器进行连接。集控室内的主站层的PLC系统只需要通过控制器的显示屏，工作人员就可以清楚了解整个系统的运行情况，进行实时监控。

4.2 开关量控制

在传统的控制系统当中，通常会运用很多电磁性继电器等电磁元件。这样的情况容易出现很多接触点故障，进而降低了系统的可靠性与稳定性。而传统控制系统本身还可能存在接线复杂的问题。将PLC技术运用到自动化控制系统当中，只需要减少大量实物元件的软继电器数量便有效提成系统的可靠性，并且系统本身的功能更加齐全，维修保养过程也较为简单。在简化二次接线的基础上，可以减少对专门闪光电源的配备需求。PLC控制系统在降低系统辅助开关数量的同时，还能够集中显示多台断路器的信号，并且对其进行集中控制。备用电源自动投入装置在火力发电系统的应用可以有效保障系统的可靠性。为了提升对该类装置的控制能力，需要将基于PLC技术的备用电源自动投入装置合理运用到电业局生产当中。如果需要更改系统的运行方式，可以通过编程的修改和调整来实现，不需多余的操作。并且系统本身还具有较强的逻辑判断以及数据处理能力。通过提升系统的抗干扰能力，使其能够有效应对各种状况，扩大了适用范围，能够有效保障系统的高效稳定运行。

4.3 闭环控制

在整个系统中的泵类电机启动拥有不同的方式，通常情况下包括自动启动、现场控制箱手动启动以及机旁屏手动启动的。运用PLC技术的自动启动方式，系统当中的顺序控制模块可以在泵开机的过程中，根据泵积累的运行时间来合理选择主备用泵。通过机旁屏手动开启方式，需要在泵启动的时候进行现场开关的调节，然后根据每台泵的运行时间长短来确定主备用泵的开启或者关闭。如果想要进行现场操作，需要将开关调至调速器手动档位便可。在当前阶段，PLC控制系统与常规控制系统的配合使用是较为常见的控制方式，常规控制系统是PLC控制系统的补充，也是泵类电机控制的安全回路。当PLC控制系统出现故障不能保持正常运行的时候，则会由常规控制系统维持泵类电机平稳运行。电力自动化系统的调制节温器的应用能够有效保障系统运行的可靠性与稳定性，促进生产效率的提升。