高 靜

（遼寧工程職業(yè)學院，遼寧 鐵嶺 112008）

電氣工程與自動化是電氣信息中的一個新領(lǐng)域，但由于其與日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的密切關(guān)系，其發(fā)展十分迅速。它已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的中心環(huán)節(jié)，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。電氣工程自動化信息技術(shù)及其節(jié)能設(shè)計是當代科學技術(shù)發(fā)展進步的產(chǎn)物，這是我們社會發(fā)展離不開的重要技術(shù)。電氣工程的自動化信息技術(shù)不僅可以有效促進電氣工程快速創(chuàng)新，而且可以促進社會的發(fā)展，這也是所有電氣工程企業(yè)的重要工作內(nèi)容[1]，特別是PLC 能源的生產(chǎn)還有待進一步研究。電氣工程自動化信息技術(shù)及其節(jié)能設(shè)計是科學技術(shù)領(lǐng)域的重要內(nèi)容，對人們的生產(chǎn)活動和生活有著重要的影響，這也是困擾電氣工程企業(yè)的一個重要問題。節(jié)能設(shè)計已成為電氣工程自動化信息技術(shù)發(fā)展的主要目標，使設(shè)計更加節(jié)能。

1 電氣自動化控制中PLC 的涵義

電氣自動化使用可編程內(nèi)存將指令存儲在內(nèi)部。它代表了信息技術(shù)的一種形式。電工自動化信息技術(shù)有效地提高了電工企業(yè)的生產(chǎn)效率和總體利潤，還降低了電工自動化運行過程中的產(chǎn)生浪費的幾率，在一定程度上提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，推進電力工程企業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)[2]。為了促進電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，開展電氣工程節(jié)能設(shè)計，降低能耗，保證人們節(jié)能環(huán)保的生活狀態(tài)勢在必行。

2 電氣自動化控制中PLC 的優(yōu)點

PLC 集成加入了各種擴展單元。同時，現(xiàn)代PLC可以方便靈活地配置不同大小和要求的控制系統(tǒng)。它還具有較強的抗干擾能力，能夠?qū)?nèi)部電源進行屏蔽、調(diào)壓和保護，從自身硬件上提高了其抗干擾能力和設(shè)備可靠性。通過適當選擇接地位置，改進接地系統(tǒng)，并采用密封的抗震套管進行包裝；也能起到抗干擾的效果。通過這些方法，可使PLC 在惡劣的環(huán)境下也能夠照常運行。它的操作簡便，接口設(shè)計簡單易行，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC 對應(yīng)的I/O 端連接，編寫程序即可運行，編程語言便于技術(shù)人員理解。特別是通過使用簡明易懂的圖形，可視化系統(tǒng)中的各種裝置和設(shè)備。與早期的中繼控制不同，它可以使用PLC 在線修改程序。

繼電器電子設(shè)備軟件是我們傳統(tǒng)過程控制管理系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一項重要電子設(shè)備，在系統(tǒng)自動化運行管理與過程控制中我們可能會隨時出現(xiàn)接觸不良好的現(xiàn)象，而通過對PLC、PLCD等技術(shù)軟件進行綜合應(yīng)用，完成其與相應(yīng)的軟件連接，可以有效實現(xiàn)對各項重要功能模塊的有序綜合應(yīng)用。同時，將控制系統(tǒng)管理軟件的流程截圖設(shè)計應(yīng)用和管理模式設(shè)計作為管理基礎(chǔ)，要從實際應(yīng)用情況出發(fā)，做好一些基礎(chǔ)性的管理準備作業(yè)，從而使整個控制系統(tǒng)在日常運行管理過程當中的工作可靠性水平能夠及時得到進一步的提升。

將應(yīng)用電氣工業(yè)自動化電子控制技術(shù)系統(tǒng)分析作為技術(shù)基礎(chǔ)，在具體分析控制系統(tǒng)期間對于PLC 兩種技術(shù)模塊進行合理搭配應(yīng)用，將功能模塊劃分管理系統(tǒng)作為技術(shù)基礎(chǔ)。在具體進行系統(tǒng)功能模塊劃分期間，對系統(tǒng)工作中的不同功能模塊進行組合，以及系統(tǒng)的具體功能配置也同樣會發(fā)揮出不同的指導(dǎo)作用。功能劃分指導(dǎo)期間，對于系統(tǒng)工作的具體情況掌握必須靈活。將應(yīng)用自動化電氣控制系統(tǒng)作為技術(shù)基礎(chǔ)，要不斷提高控制系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中的自動適應(yīng)性，進而能夠使系統(tǒng)應(yīng)用范圍得到進一步擴大。

3 PCL 在電氣自動化控制系統(tǒng)中的作用

3.1 用于開關(guān)控制

PLC 控制開關(guān)的能力非常強?？刂圃邳c上，最少到十個點、幾十個點，最多超過幾百、幾千甚至幾萬個點，因為可以聯(lián)網(wǎng)，點幾乎是無限的，不管能控制多少個點，控制下的邏輯問題可以是多種多樣的：組合、順序、瞬時、延遲、未計數(shù)、需要計數(shù)、固定順序以及隨機工作等。PLC的硬件結(jié)構(gòu)會發(fā)生一定的變化，軟件程序可編輯，控制非常靈活。如果需要，可以編寫多個程序集或程序組，根據(jù)需要調(diào)用，非常適合多工況，多狀態(tài)變換需要的工業(yè)現(xiàn)場。

3.2 用于模擬量控制

模擬量，如電流、電壓、壓力等，其尺寸不斷變化。工業(yè)生產(chǎn)，特別是連續(xù)生產(chǎn)過程，往往控制著這些物理量。作為一種電子工業(yè)控制裝置，如果PLC 不能控制這些量，將會是一個很大的不足，為此，PLC 生產(chǎn)企業(yè)在這方面大有發(fā)展。

目前，不僅大中型機可以實現(xiàn)模擬控制，小型機也是如此。PLC 用于模擬控制，配置A/D，D/A 單元的模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換。

3.3 用于運動控制

實際物理量，除了開關(guān)、模擬、以及運動控制。如機器部件的位移，常以數(shù)字表示。運動控制，一個有效的途徑是NC，即數(shù)字控制技術(shù)。這是20 世紀50年代誕生于美國的一種基于計算機的控制技術(shù)，當前非常受各大生產(chǎn)商的歡迎。先進國家的金屬切削機床數(shù)控化比率都在40%～80%以上，有的甚至更高。PLC也基于計算機技術(shù)，并且越來越完美，PLC 可以接收計數(shù)脈沖，頻率可以高達數(shù)十kHz，有多種方法可以接收此脈沖，但也有多次接收。有些PLC 還具有脈沖輸出功能，如果配備相應(yīng)的傳感器（如旋轉(zhuǎn)編碼器）或脈沖伺服裝置，脈沖頻率也可以達到數(shù)十kHz，具有這兩個功能，以及PLC 數(shù)據(jù)處理和計算能力[3]，完全可以按照數(shù)控原理實現(xiàn)各種控制。高、中檔PLC，也開發(fā)了數(shù)控單元，或稱運動單元，可以實現(xiàn)點位控制。運動單元還可以實現(xiàn)曲線的插值，它可以控制曲線的運動。所以，如果PLC 配置了這個單元，就可以使用數(shù)控方式進行數(shù)字控制，新開發(fā)的運動單元，甚至輸出了數(shù)控技術(shù)編程語言，為PLC 數(shù)字控制提供了方便。

3.4 用于數(shù)據(jù)收集

隨著PLC 技術(shù)的發(fā)展，其數(shù)據(jù)存儲面積越來越大。作為PLC，其數(shù)據(jù)存儲區(qū)（DM 區(qū)）可達9999 字。這么大的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，它可以存儲大量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集可以采用計數(shù)器，累計采集脈沖數(shù)，并定期調(diào)到DM 區(qū)去。數(shù)據(jù)采集也可以在模數(shù)轉(zhuǎn)換時使用A/D 單元，然后定期傳輸?shù)紻M 區(qū)域進行。PLC 也可以在小型打印機上配置，DM 區(qū)域的常規(guī)數(shù)據(jù)。PLC 也可以與計算機通信，通過計算機讀取DM 區(qū)域的數(shù)據(jù)，并由計算機對這些數(shù)據(jù)進行處理，這時PLC 成為計算機的數(shù)據(jù)終端。為了達到電力用戶不同的用電時間需求，利用PLC 實時記錄用戶用電情況，制定不同的收費方法，以鼓勵用戶在山谷中使用電力，實現(xiàn)合理使用電力和節(jié)電。

3.5 用于信號監(jiān)控

有很多PLC 自檢信號，很多內(nèi)部設(shè)備，大多數(shù)用戶沒有充分發(fā)揮自己的作用。實際上，我們可以使用它來監(jiān)控PLC 本身的工作，或者監(jiān)控控制對象。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，尤其是自動控制系統(tǒng)，監(jiān)控甚至更高的自診斷是非常必要的，它可以減少系統(tǒng)故障，也可以發(fā)現(xiàn)故障，它可以改善運行時間而不會累積平均故障，減少故障修復(fù)時間，提高系統(tǒng)可靠性。

3.6 用于通訊設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)PLC 通信能力強，有新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)推出?？赏ㄟ^PLC 與個人計算機連接進行通訊，利用計算機參與PLC 的編程和管理控制，使PLC 使用更加方便。為了充分發(fā)揮計算機的功能，可實現(xiàn)多臺PLC 的計算機控制和管理，最多32 臺。也可以是一臺PLC 和兩臺或兩臺以上的計算機通信，進行信息交換，實現(xiàn)對PLC控制系統(tǒng)的更多監(jiān)控。PLC 和PLC 也可以通信，一對一PLC 通信，各種PLC 通信，可能多達幾十個，幾百個。PLC 和智能儀表，智能執(zhí)行設(shè)備（如逆變器），還有網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)交換，互操作。它可以連接到遠程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)范圍可以大到10 公里或更長?？梢越M成本地網(wǎng)絡(luò)，不只是PLC，高端計算機、各種智能設(shè)備也可以進入網(wǎng)絡(luò)。公共汽車網(wǎng)絡(luò)可用，網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)也可以連接在一起?；ヂ?lián)網(wǎng)可以把成千上萬的PLC、計算機和智能設(shè)備組織成一個網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以直接或間接通信，信息交換。

4 電氣自動化控制中PLC 的應(yīng)用措施

4.1 優(yōu)化配電系統(tǒng)

配電系統(tǒng)的優(yōu)化有著深刻的意義。因此，必須重視配電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，在配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程中，最重要的是根據(jù)電氣工程自動化實際運行情況對運行系統(tǒng)和處于穩(wěn)定狀態(tài)的配電系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，充分的配電系統(tǒng)是電氣工程自動化運行的核心要素，需要保證配電系統(tǒng)與通信線路的科學性、合理性，降低能源浪費現(xiàn)象的發(fā)生率，以此來達到配電系統(tǒng)的優(yōu)化目的。

4.2 開關(guān)控制

PLC 基本用繼電器代替虛擬繼電器，由于繼電器在控制斷路器時有一定的響應(yīng)時間，可能會出現(xiàn)不能及時控制的結(jié)果，使用虛擬繼電器基本沒有響應(yīng)時間問題，因此，可以快速控制斷路器。此外，應(yīng)用虛擬繼電器還可以實現(xiàn)布線、維護等[4]。消除實際繼電器，當工作系統(tǒng)發(fā)生故障時，工人只需簡單地進行開關(guān)操作。PLC 可以進行自動跳閘的動作，并給出相應(yīng)的信號指令，不僅提高了其可靠性和效率，還改善了工作云的工作環(huán)境。

4.3 要注意減少損耗

在電氣工程自動化信息技術(shù)運行過程中，難免會產(chǎn)生一定的能耗，只有不斷提高電氣自動化系統(tǒng)的利用率，才能盡最大的努力將能耗降到最低，因此提高自動化系統(tǒng)的使用效率是完成節(jié)能設(shè)計的主要措施。促進自動化系統(tǒng)的使用效率，還可以提高企業(yè)的利潤，并使運行負荷處于一個合理的運行機制中，提高了能量傳輸質(zhì)量。

4.4 模擬量與運動控制

在實際生產(chǎn)過程中，機電設(shè)備會產(chǎn)生許多物理量，因此需要控制，通過數(shù)字D/A 轉(zhuǎn)換或A/D 轉(zhuǎn)換，程序員可以識別和處理模擬。

4.5 選擇變壓器

變壓器的選型是電工自動化信息技術(shù)節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵流程。不同變壓器在系統(tǒng)中的能量損耗也是各不相同的，銅制變壓器比鐵制變壓器耗能少，這也會影響變壓器的能耗。電氣工程對變壓器的要求非常嚴格，在選擇變壓器的選擇過程中，應(yīng)選擇具有功能多、損耗低的變壓器，還要保障變壓器的電流均衡，必須選擇適合自身生產(chǎn)情況的變壓器，從而做到節(jié)能環(huán)保。

4.6 嚴格控制電阻

電氣工程的電能在輸送電力的線路上會遇到相應(yīng)的阻力，因此電能會受到電阻的影響而產(chǎn)生大量的能耗，電阻的影響是電氣工程自動化信息技術(shù)運行過程中能源浪費的重要因素。因此，電阻的選擇也比較重要，在選擇電阻時，需要根據(jù)實際設(shè)計來選擇輸送線路的截面積，盡量增大線路的總截面積，或者通過線性設(shè)計方法減小線路的長度來控制電阻，從而減少電阻造成的能量損失。

5 結(jié)語

電氣自動化代表了信息技術(shù)的一種不同的形式。電氣自動化信息技術(shù)在有效提高電力企業(yè)生產(chǎn)效率和整體利潤的同時，也減少了電氣自動化過程中資源浪費的可能性，在一定程度上能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，推進電氣工程企業(yè)建設(shè)邁向現(xiàn)代化。隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化信息技術(shù)已成為電氣工程發(fā)展中必不可少的重要技術(shù)，而自動化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展在電氣工程中具有重要的作用和意義。傳統(tǒng)電氣化控制中PLC 在自動化和電氣控制中的應(yīng)用分析經(jīng)常通過多種電氣聯(lián)絡(luò)線連接，因此會有很多問題，應(yīng)用PLC可以很好地解決這些問題。本文首先闡述了PLC 的含義，然后分析了PLC 的主要特點。因此，設(shè)計人員必須加強自動化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用。只有這樣，才能真正實現(xiàn)工程合理化，提高電氣工程的運行效率。