李明城中鐵三局運(yùn)輸工程分公司第二運(yùn)輸段，山西忻州 036100

基于PLC的電氣自動(dòng)化技術(shù)分析

李明城
中鐵三局運(yùn)輸工程分公司第二運(yùn)輸段，山西忻州 036100

PLC技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，且獲得了良好的應(yīng)用效果，對(duì)比原來(lái)電氣化裝置，基于PLC電氣自動(dòng)化技術(shù)具有更大的優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等來(lái)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制，及時(shí)消除存在的隱患，提高生產(chǎn)運(yùn)行綜合效果。本文對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并對(duì)PLC在電氣自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用方式進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。

PLC；電氣自動(dòng)化；數(shù)控

PLC在電氣自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用，對(duì)提高生產(chǎn)效率具有重要意義，可以進(jìn)一步提高電氣自動(dòng)化企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，主要是通過(guò)繼電器進(jìn)行控制，在實(shí)際運(yùn)行中電氣自動(dòng)化控制效率低下，具有較高的錯(cuò)誤率。而將PLC應(yīng)用到電氣自動(dòng)化技術(shù)中，利用可編程軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電氣控制中的繼電器，來(lái)提高整體控制水平，減少生產(chǎn)階段存在的問(wèn)題，提高整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)的綜合效率。

1 PLC原理分析

PLC運(yùn)行主要包括輸入采樣、程序執(zhí)行以及系統(tǒng)輸出刷新3個(gè)階段，在輸入采樣階段，通過(guò)掃描來(lái)獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)采樣，并將其儲(chǔ)存到I/O映像區(qū)對(duì)應(yīng)單元。數(shù)據(jù)輸入完成后便會(huì)進(jìn)行程序執(zhí)行階段，輸入數(shù)據(jù)狀態(tài)將會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，但是儲(chǔ)存在I/O映像區(qū)處理單元內(nèi)的數(shù)據(jù)不會(huì)受影響。其中，數(shù)據(jù)輸入時(shí)如果選擇用脈沖信號(hào)的方式，因其掃描周期更大，可以提高數(shù)據(jù)輸入效果。在程序執(zhí)行階段，PLC會(huì)從上到下對(duì)用戶進(jìn)行掃描，且計(jì)算時(shí)同樣按照固定的線路和順序踐行［1］。一般由程序各觸電來(lái)組成掃描路線，并得到最后的計(jì)算結(jié)果，將其作為儲(chǔ)存區(qū)狀態(tài)或I/O映像狀態(tài)操作的依據(jù)，檢查用戶程序內(nèi)各項(xiàng)處理程序是否正常執(zhí)行。最后進(jìn)入系統(tǒng)輸出階段，由PLC完成對(duì)用戶程序的所有刷新作用，系統(tǒng)CPU根據(jù)I/O映像狀態(tài)與前階段輸入數(shù)據(jù)對(duì)電路進(jìn)行鎖存，并完成其余外設(shè)驅(qū)動(dòng)。

2 PLC在電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用分析

2.1 操作簡(jiǎn)單

PLC變成采用的表達(dá)方法、電路圖以及符號(hào)等，均與傳統(tǒng)電氣控制中的繼電器具有較高的相似度。這樣將PLC應(yīng)用到電氣自動(dòng)化中，作業(yè)人員根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，可以短時(shí)間內(nèi)掌握PLC運(yùn)行原理與控制方法，數(shù)值各項(xiàng)操作指令，完成實(shí)際作業(yè)要求。PLC實(shí)際應(yīng)用中難度比較小，工作人員可以通過(guò)其完成PLC梯形圖的繪制，其通過(guò)一段時(shí)間的熟悉，便可以有效運(yùn)用各項(xiàng)功能，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以滿足電氣自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展要求［2］。

2.2 抗干擾性強(qiáng)

PLC自動(dòng)化電氣控制化集成電路抗干擾性強(qiáng)，對(duì)電路進(jìn)行加工與設(shè)計(jì)時(shí)，還采用了多項(xiàng)抗干擾工藝，并對(duì)控制器安裝了自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警裝置，不僅可以有效抵抗外界因素對(duì)PLC硬件的影響，同時(shí)還能在發(fā)生故障后及時(shí)采取措施處理，提高綜合控制效果。因?yàn)镻LC自動(dòng)化電氣控制技術(shù)抵抗性能遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)繼電器，在實(shí)際應(yīng)用中具有更大的優(yōu)勢(shì)。

與傳統(tǒng)繼電器控制方式相比，PLC自動(dòng)化電氣控制以儲(chǔ)存邏輯控制技術(shù)，代替了傳統(tǒng)的接線邏輯技術(shù)，可以更好降低系統(tǒng)所占用的物理空間，且設(shè)計(jì)與加工所需時(shí)間更少，減少了外在接線數(shù)量，降低了后期應(yīng)用階段設(shè)備維護(hù)難度。并且，因?yàn)镻LC電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有高抗干擾性，能夠良好時(shí)應(yīng)各類(lèi)型環(huán)境，即便是發(fā)生故障也會(huì)及時(shí)自動(dòng)報(bào)警，運(yùn)維人員便可以及時(shí)采取措施進(jìn)行故障處理，縮短故障排除時(shí)間，降低故障危害。

3 基于PLC電氣自動(dòng)化技術(shù)分析

3.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成模塊

3.1.1 主機(jī)

PLC電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主機(jī)部分，主要分為記憶系統(tǒng)、運(yùn)算系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)，具體具有邏輯運(yùn)算、狀態(tài)顯示、能源供應(yīng)、判斷、儲(chǔ)存程序以及計(jì)數(shù)等功能，可以滿足基本工作需求。

3.1.2 輸入/輸出

即I/O模塊，輸入模塊將一定量直流電通過(guò)X端輸入，對(duì)外部控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判斷，確定是否對(duì)輸入節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。主機(jī)均是通過(guò)輸入模塊來(lái)判斷是否輸入信號(hào)，其中外部控制接點(diǎn)形式比較多，如按鈕開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)以及壓力開(kāi)關(guān)等。而輸出模塊一般為負(fù)載元件，由PLC自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，因?yàn)橄到y(tǒng)不對(duì)外供電，內(nèi)部?jī)H有開(kāi)關(guān)節(jié)接點(diǎn)，需要通過(guò)外部電源進(jìn)行供電［3］。常見(jiàn)的外部電源為24V直流電或者220V交流電，并配套設(shè)置計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、指示燈以及繼電器等負(fù)載元件完成供電。

3.1.3 程序書(shū)寫(xiě)器

此模塊功能與電腦鍵盤(pán)相似，主要由命令鍵、操作鍵與數(shù)字鍵，且具備顯示與開(kāi)關(guān)等基礎(chǔ)功能，滿足電氣自動(dòng)化控制要求。

喬納森在《學(xué)習(xí)環(huán)境的理論基礎(chǔ)》一書(shū)中說(shuō)，“情境是利用一個(gè)熟悉的參考物，幫助學(xué)習(xí)者將一個(gè)要探究的概念與熟悉的經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，引導(dǎo)他們利用這些經(jīng)驗(yàn)來(lái)解釋、說(shuō)明，形成自己的科學(xué)知識(shí)?！盵2]一位德國(guó)學(xué)者說(shuō)過(guò)這樣一個(gè)比喻，把15克鹽放在你面前，無(wú)論如何你也難以下咽，但將15克鹽放入湯中，你會(huì)在享用美味佳肴的同時(shí)，不知不覺(jué)把鹽全部吸收。情境之于知識(shí)，猶如湯之于鹽，鹽需要溶入湯中才能被吸收，知識(shí)也需要融入情境中，才能顯示出活力和美感，才能被學(xué)生理解、消化、吸收。這就是情境的價(jià)值。[3]

3.1.4 輔助設(shè)備

PLC電氣自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，但是在面對(duì)不同生產(chǎn)需求時(shí)，需要配備相應(yīng)的輔助設(shè)備，如微電腦連接線、USB等實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)的控制。

3.2 技術(shù)應(yīng)用主要方向

3.2.1 電力系統(tǒng)應(yīng)用

將PLC電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，針對(duì)各輔助系統(tǒng)，如水處理、輸煤、除渣等子系統(tǒng)，對(duì)其順序控制與開(kāi)關(guān)量控制進(jìn)行優(yōu)化，貫徹落實(shí)節(jié)能減排理念，提高輔助系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平?，F(xiàn)在我國(guó)很多大型火電企業(yè)將PLC技術(shù)應(yīng)用到輔助系統(tǒng)中，代替了傳統(tǒng)的繼電器控制，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某子系統(tǒng)的單獨(dú)控制，同時(shí)也可以通過(guò)通信總線與信息模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠生產(chǎn)流程的協(xié)調(diào)控制，提高整體生產(chǎn)效率。例如輸煤系統(tǒng)在很大程度上決定了企業(yè)生產(chǎn)綜合效率，且會(huì)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生影響，其主要包括主站層、遠(yuǎn)程IO層以及現(xiàn)場(chǎng)傳感器等，運(yùn)用PLC技術(shù)就需要針對(duì)此進(jìn)行研究。其中，主站層多設(shè)置在系統(tǒng)集控室內(nèi)，利用遠(yuǎn)程IO站和光纖通訊總線進(jìn)行連接，且利用二次控制電纜來(lái)連接遠(yuǎn)程IO站與輸煤傳感器?？刂剖覂?nèi)操作人員可以通過(guò)顯示屏來(lái)對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控，并運(yùn)用軟繼電器控制開(kāi)關(guān)量，提高開(kāi)關(guān)控制器可靠性，減少故障的發(fā)生，降低后期維護(hù)工作量。

3.2.2 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用

對(duì)于機(jī)床生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式為電氣控制，以及繼電器/接觸器系統(tǒng)，在實(shí)際作業(yè)中容易出現(xiàn)接觸不良、接線老化以及觸頭電弧等問(wèn)題，整體作業(yè)效率差，后期維護(hù)管理要求高。將PLC技術(shù)應(yīng)用到機(jī)床設(shè)計(jì)中，從根本上提高其自動(dòng)化效率，且具有實(shí)時(shí)控制與監(jiān)控功能，減少運(yùn)行過(guò)程中故障發(fā)生率，降低運(yùn)行損耗，且減少了后期運(yùn)維工作量。另外，數(shù)控系統(tǒng)可應(yīng)用的控制方法比較多，可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇。一般加工時(shí)選擇用點(diǎn)位控制方式，如孔加工機(jī)床，PLC模塊對(duì)機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，消除了傳統(tǒng)模式中能耗多、故障高等隱患，從根本上提高生產(chǎn)效率。

3.2.3 空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用

空調(diào)制冷系統(tǒng)中冷凍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行所需能耗多，傳統(tǒng)控制方式為繼電控制，故障率比較高。為改善此類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)用PLC技術(shù)進(jìn)行改造，可以提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，降低后期維護(hù)難度，并提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，充分發(fā)揮其所具有的基礎(chǔ)功能。

4 結(jié)論

為滿足行業(yè)發(fā)展要求，針對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行分析，為提高控制效果，可以將PLC技術(shù)應(yīng)用其中，通過(guò)其所具有的編程簡(jiǎn)單、可靠性高、維護(hù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)電氣控制技術(shù)就行優(yōu)化，爭(zhēng)取不斷提高綜合生產(chǎn)效率。

［1］陳鏡波.PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用［J］.機(jī)電信息，2013（9）：106-107.

［2］馬彪.基于PLC技術(shù)的電氣自動(dòng)化分析［J］.科技風(fēng)，2012 （20）：59.

［3］葉茂.基于PLC的自動(dòng)化電氣控制技術(shù)分析［J］.有色金屬文摘，2015（6）：113-114.

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1674-6708（2016）168-0230-02

李明城，中鐵三局運(yùn)輸工程分公司第二運(yùn)輸段，研究方向?yàn)殡姎夤こ獭?/p>