謝海洋 遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制工程系

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淺析PLC在電力系統(tǒng)自動(dòng)化工程中的應(yīng)用

謝海洋 遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制工程系

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

PLC；特點(diǎn)；電力系統(tǒng)；自動(dòng)化工程；應(yīng)用

當(dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)大行其道，這是自動(dòng)化和電子化的時(shí)代，人們通過計(jì)算機(jī)的編程功能在社會(huì)的諸多領(lǐng)域中都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化管理和控制，節(jié)約了大量的人力、財(cái)力以及物力，為人們的生產(chǎn)生活提供了極大地便利。PLC的設(shè)計(jì)初衷是為了能夠在工業(yè)環(huán)境下使用而編制的一種可編程邏輯控制系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電保護(hù)技術(shù)有機(jī)結(jié)合衍生而來的一種新型技術(shù)，有效地緩解了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中線路復(fù)雜、安全性能低、消耗大等問題。

1.PLC系統(tǒng)簡(jiǎn)析

1.1什么是PLC

它是一種即時(shí)系統(tǒng)有別于個(gè)人電腦。傳統(tǒng)式以繼電器為主的電機(jī)控制系統(tǒng)中，每當(dāng)變更設(shè)計(jì)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)幾乎都要重新制作，不但費(fèi)時(shí)又費(fèi)力；同時(shí)由于繼電器還有接點(diǎn)接觸不良、磨損、體積大的缺點(diǎn)，因此造成成本升高、可靠性低、不易檢修等問題。為了改善這些缺點(diǎn)，美國(guó)DEC在1969年首度發(fā)表：可程式控制器（Programmable Controller）。

程式控制器在發(fā)表初期被稱為（Program--mable Logic -Controller）簡(jiǎn)稱PLC，最先的目的是取代繼電器，從而執(zhí)行繼電器邏輯及其他計(jì)時(shí)或計(jì)數(shù)等功能的順序控制為主，所以也稱順序控制器，其結(jié)構(gòu)也像一部微電腦，所以也可稱為微電腦可程式控制器（MCPC），直到1976年，美國(guó)電機(jī)制造協(xié)會(huì)正式給予命名為Programmable Controller，即可程式控制器，簡(jiǎn)稱PC，由于目前個(gè)人電腦（Personal Computer）極為普遍，加上常與可程式控制器配合使用，為了區(qū)分兩者，所以一般都稱可程式控制器為PLC 以加以分別。

目前市面上之PLC控制器種類繁多，依照制造廠商及適用場(chǎng)所的不同而有所差異，但是每種廠牌可依機(jī)組復(fù)雜度分為大、中、小型；而一般工廠及學(xué)校通常使用小型PLC，其中以日系F系列及我國(guó)A系列PLC較受國(guó)人青睞。而本CAΙ將以三菱FX2 PLC控制器為主加以介紹，望使用者能對(duì)PLC有更深的了解，在使用PLC時(shí)能更得心應(yīng)手。其內(nèi)部處單元包括CPU、輸入模組、輸出模組三大部門，PLC控制器的CPU會(huì)經(jīng)由輸入模組取得輸入元件所產(chǎn)生的訊號(hào)，再?gòu)挠洃涹w中逐一取出原先以程式書寫器中輸入的控制指令，經(jīng)由運(yùn)算部門邏輯演算后，再將結(jié)果通過輸出模組加以驅(qū)動(dòng)外在的輸出元件［1］。

1.2PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）PLC系統(tǒng)可靠性能高

電氣控制設(shè)備中最為關(guān)鍵的性能就是高可靠性。PLC系統(tǒng)采用的是現(xiàn)代社會(huì)大規(guī)模的集成電路技術(shù)，生產(chǎn)制造工藝極其嚴(yán)格，系統(tǒng)的內(nèi)部電路則使用了更為先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，可靠性能非常高。PLC的機(jī)外電路，其電氣接線以及開關(guān)點(diǎn)大幅度的縮減，甚至能達(dá)到幾千倍的縮減，這就大大降低了系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性，并且PLC系統(tǒng)中還具有自行診斷保護(hù)以及自行檢測(cè)等功能，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供支持。

（2）PLC系統(tǒng)的功能發(fā)展完善

PLC系統(tǒng)從最初發(fā)展到現(xiàn)在，形成了小、中、大規(guī)模等各種類型的系列產(chǎn)品，能夠應(yīng)用于各種環(huán)境、各種規(guī)模以及各種類型的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)行的PLC系統(tǒng)不僅具有強(qiáng)大的邏輯控制功能，同時(shí)還具有健全的數(shù)據(jù)信息運(yùn)算功能，在各類數(shù)字控制現(xiàn)場(chǎng)中具有重要地位。最近幾年，出現(xiàn)了大量的PLC系統(tǒng)功能單元，促使PLC系統(tǒng)發(fā)展到了溫度控制、CNC以及位置控制等工業(yè)控制環(huán)境中，同時(shí)，PLC系統(tǒng)的通訊功能得到發(fā)展，人機(jī)界面技術(shù)不斷加強(qiáng)，致使非常容易就能通過PLC系統(tǒng)組成各種類型的控制系統(tǒng)。

（3） PLC系統(tǒng)的編程語(yǔ)言比較簡(jiǎn)單

PLC系統(tǒng)在工業(yè)控制中是通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)，接口比較容易，相關(guān)技術(shù)人員能夠快速接受該系統(tǒng)簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言。為那些對(duì)電子電路不熟悉、對(duì)計(jì)算機(jī)原理以及編程語(yǔ)言不夠了解的工作人員提供了便利。PLC系統(tǒng)梯形圖語(yǔ)言中的各種圖形和符號(hào)，與繼電器的電路圖有異曲同工之妙，只需要使用少量的PLC系統(tǒng)開關(guān)量邏輯控制指令就能夠快速完成繼電器中的電路功能。

（4）PLC系統(tǒng)容易維護(hù)

PLC系統(tǒng)使用存儲(chǔ)邏輯取代了傳統(tǒng)的接線邏輯，最大程度的減少了相關(guān)控制設(shè)備的外接線路，縮短了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟以及建設(shè)工期，更加容易維護(hù)PLC系統(tǒng)。最重要的是有很大的可能性實(shí)現(xiàn)同一個(gè)設(shè)備通過改變程序就能直接改變生產(chǎn)過程，非常適合批量小、品種多的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

2.PLC系統(tǒng)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1PLC系統(tǒng)在開關(guān)量控制中的應(yīng)用

工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的就是開關(guān)量邏輯控制，PLC系統(tǒng)的輸入信號(hào)及輸出信號(hào)，一般情況下都是接通或者斷開的開關(guān)信號(hào)。對(duì)于控制的輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)不會(huì)受到制約，十幾個(gè)點(diǎn)數(shù)到上千萬(wàn)個(gè)點(diǎn)數(shù)都可以通過擴(kuò)展進(jìn)行控制。使用PLC系統(tǒng)對(duì)開關(guān)量邏輯進(jìn)行控制已經(jīng)應(yīng)用于眾多行業(yè)的領(lǐng)域，比如電機(jī)控制、汽車的裝配線控制、電梯的運(yùn)行控制等方面。

2.2PLC系統(tǒng)在順序控制中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)不僅有開關(guān)量的控制，還要有順序控制。社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們逐漸提升了節(jié)能意識(shí)，電力企業(yè)也逐漸對(duì)能源的消耗問題加強(qiáng)了重視。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段大部分的電力企業(yè)都已經(jīng)使用到PLC系統(tǒng)進(jìn)行管理控制，以此代替了原有的繼電控制器。PLC系統(tǒng)能夠?qū)χ贫ǖ墓に嚬こ踢M(jìn)行單獨(dú)的控制，同時(shí)還可以對(duì)工作過程的整體進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)。比如，在電力輸送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可以分為傳感器、主站層以及遠(yuǎn)程ΙO三個(gè)部分，其中主站層還能夠分成人機(jī)接口和PLC系統(tǒng)，通常將其放置在電力系統(tǒng)的集中控制室內(nèi)。

2.3PLC系統(tǒng)在安全回路中的應(yīng)用

我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化啟動(dòng)方法包括：自動(dòng)啟動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)控制箱的手動(dòng)啟動(dòng)以及主機(jī)旁屏的手動(dòng)啟動(dòng)方式三種。而PLC系統(tǒng)能夠完成其自動(dòng)化啟動(dòng)，啟動(dòng)泵作業(yè)時(shí)，會(huì)自動(dòng)按照積累的時(shí)間對(duì)順空模塊進(jìn)行有效運(yùn)算，明確主備用泵。但是在使用主機(jī)旁屏進(jìn)行手動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，需要人工對(duì)啟動(dòng)泵的開、閉進(jìn)行控制，需要人為地計(jì)算運(yùn)行的時(shí)間，再對(duì)主備用泵的開、閉時(shí)間進(jìn)行確定，這種方法容易出現(xiàn)較大的人為誤差。企業(yè)通常會(huì)對(duì)啟動(dòng)泵的控制采用常規(guī)控制法以及PLC控制法兩種形式，常規(guī)控制法能夠?qū)LC系統(tǒng)控制進(jìn)行條件補(bǔ)充，如果PLC系統(tǒng)控制出現(xiàn)問題導(dǎo)致無法進(jìn)行作業(yè)，常規(guī)控制法還能繼續(xù)運(yùn)行，從而保護(hù)回路的安全，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.結(jié)語(yǔ)

PLC系統(tǒng)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化工程中的應(yīng)用愈加廣泛，在其中發(fā)揮著非常重要的作用。PLC系統(tǒng)的多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，為電力控制系統(tǒng)的調(diào)試工作、安裝技術(shù)以及系統(tǒng)的維修保養(yǎng)工作都提供了便利，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。針對(duì)行業(yè)之間的差異發(fā)展出不同類型的PLC產(chǎn)品，提升其適用性，滿足電力系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)的需要。

【參考文獻(xiàn)】

［1］什么是PLC，可編程序控制器的定義.PLC之家.2014-12-11

［2］安麗娟，韓昱.電力系統(tǒng)中的PLC抗電磁干擾技術(shù)探討［J］.企業(yè)改革與管理，2015（05）.

［3］許珊珊，王志偉.PLC技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化工程中的應(yīng)用［J］.科學(xué)與財(cái)富，2015（11）.

［4］姜春雨.電力系統(tǒng)中的PLC抗電磁干擾技術(shù)［J］.時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015（09）.

［5］何麗娟.西門子PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用［J］.機(jī)械工業(yè)出版，2012，17（29）:90-92.

［6］柴瑞娟.閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.南京大學(xué)，2011，21（17）:62-63.

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平也在不斷提升，這就對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。而計(jì)算機(jī)技術(shù)與人們的生活也越來越密切，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)多種工作進(jìn)行自動(dòng)化管理，能夠有效的節(jié)省資源。PLC系統(tǒng)具有多種優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的安全運(yùn)行提供一份保障。本文針對(duì)PLC系統(tǒng)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。