李云峰

（三江學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院，南京 210012）

電氣設(shè)備自動(dòng)化控制集數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論、自動(dòng)控制理論和反饋理論為一體，主要通過(guò)一定設(shè)備控制特定對(duì)象。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破，在工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)將PLC 技術(shù)與電氣設(shè)備進(jìn)行融合，并以電氣設(shè)備自動(dòng)化控制為切入點(diǎn)，全面促進(jìn)電氣行業(yè)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。

1 PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的優(yōu)勢(shì)

隨著電氣行業(yè)自動(dòng)化建設(shè)的發(fā)展，傳統(tǒng)控制技術(shù)的弊端逐漸顯露。PLC 技術(shù)憑借其優(yōu)勢(shì)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中逐漸顯露頭角。在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中，PLC 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。第一，PLC 技術(shù)作為整體化控制技術(shù)，其安裝接線方式更為簡(jiǎn)潔，僅需完成電源、傳輸線和設(shè)備的連接，大幅降低了傳統(tǒng)技術(shù)的重復(fù)性操作和相關(guān)工作人員安裝的負(fù)擔(dān)，并可在一定程度上降低人為失誤。第二，在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中，PLC 技術(shù)的安全性和穩(wěn)定性較高，因此在自動(dòng)化控制中可降低繼電設(shè)備的使用率，避免周邊環(huán)境的干擾，切實(shí)保障電氣設(shè)備運(yùn)行的安全，從而規(guī)避不必要的安全事故。第三，PLC 技術(shù)簡(jiǎn)單，在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的能源損耗較低，意味著使用門檻不高，且符合當(dāng)下生態(tài)環(huán)保和節(jié)約能源的行業(yè)號(hào)召。第四，因PLC 技術(shù)具備較強(qiáng)的適應(yīng)性，所以相比傳統(tǒng)技術(shù)，PLC 技術(shù)操作的容錯(cuò)率極高。在編程語(yǔ)言方面，它可降低邏輯圖和梯形圖進(jìn)行程序修改及編譯等的工作難度。此外，基礎(chǔ)性維護(hù)工作可由基層員工自行開(kāi)展，在PLC 技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)程序的自動(dòng)修改增減，更易于人員分配，實(shí)現(xiàn)人崗協(xié)調(diào)。第五，PLC 技術(shù)具有較強(qiáng)的自動(dòng)識(shí)別能力。在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中，它可借助掃描功能完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢測(cè)，以保障輸出數(shù)據(jù)的完整性，從而規(guī)避數(shù)據(jù)缺失造成的設(shè)備使用故障。

2 PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用

為切實(shí)發(fā)揮PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的優(yōu)勢(shì)，可從電氣設(shè)備的順序控制、開(kāi)關(guān)量控制、閉環(huán)控制、機(jī)床控制、程序編譯以及集中控制等6 個(gè)角度分析PLC 技術(shù)的具體應(yīng)用，以保障電氣設(shè)備使用的有效性。

2.1 順序控制

電氣設(shè)備順序控制在整體自動(dòng)化控制中處于核心位置。PLC 技術(shù)應(yīng)用于順序控制可實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的優(yōu)化，從而在標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化的單一順序下展開(kāi)針對(duì)性的生產(chǎn)工藝控制。隨著信息化水平的提高，PLC 技術(shù)的信息模塊更為完善，可大幅度提高電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平。從順序控制的角度分析，PLC 技術(shù)可借助通信總線完成控制室的內(nèi)部控制，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制站與主控制層的連接，從而實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備整體系統(tǒng)的控制。但是，由于電氣設(shè)備的使用要求逐漸精確，為更好地開(kāi)展遠(yuǎn)程設(shè)備控制，應(yīng)借助控制站與設(shè)備傳感器實(shí)現(xiàn)有效連接，并在顯示屏的輔助下了解遠(yuǎn)程電氣設(shè)備情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化監(jiān)控。此時(shí)，可由主控室工作人員下達(dá)指令，以保證在單一標(biāo)準(zhǔn)順序下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能控制[1]。

此外，電氣設(shè)備順序控制受到運(yùn)行工序的影響，在PLC 技術(shù)應(yīng)用下可極大保障電氣工程的穩(wěn)定性，為電氣設(shè)備安全運(yùn)行提供保障。隨著PLC 技術(shù)的功能逐漸完善，可在順序控制階段實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，便于主控室工作人員結(jié)合不同設(shè)備運(yùn)行需求展開(kāi)指令調(diào)節(jié)。甚至可結(jié)合電氣設(shè)備日常運(yùn)轉(zhuǎn)順序劃定階段，根據(jù)各階段特性執(zhí)行針對(duì)性任務(wù)，繼而結(jié)合階段執(zhí)行情況進(jìn)行工序的智能強(qiáng)化，從而在現(xiàn)有電氣設(shè)備自動(dòng)化控制基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)技術(shù)更新。

2.2 開(kāi)關(guān)量控制

傳統(tǒng)電氣設(shè)備控制主要借助繼電器實(shí)現(xiàn)。在元件復(fù)雜的繼電器控制下，電氣設(shè)備運(yùn)行緩慢，且受到繼電器長(zhǎng)時(shí)間通電反應(yīng)的限制，在繼電器運(yùn)行初期無(wú)法受到短路保護(hù)，從而降低了整體電氣設(shè)備的運(yùn)行效率。在PLC 技術(shù)應(yīng)用下則可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)短路保護(hù)，并在編程系統(tǒng)和編輯控制器輔助下展開(kāi)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從而規(guī)避短路問(wèn)題。此過(guò)程中，PLC技術(shù)的應(yīng)用并不阻礙繼電器的常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)，即在保障運(yùn)行效率穩(wěn)定提升的同時(shí)，兼顧開(kāi)關(guān)量控制的優(yōu)化[2]。實(shí)際電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中，因受開(kāi)關(guān)點(diǎn)眾多的影響，PLC 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中需同時(shí)對(duì)接十幾個(gè)開(kāi)關(guān)量控制點(diǎn)，甚至在高峰時(shí)期可連接上百個(gè)控制點(diǎn)。在PLC 技術(shù)的保障下，眾多控制點(diǎn)基于互聯(lián)網(wǎng)與電氣系統(tǒng)云平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一處理，并可根據(jù)不同控制系統(tǒng)與機(jī)電設(shè)備類型實(shí)現(xiàn)分化控制，從而有效規(guī)避復(fù)雜指令造成的不利影響。在實(shí)現(xiàn)PLC 技術(shù)自動(dòng)控制應(yīng)用時(shí)，可結(jié)合設(shè)備功能展開(kāi)邏輯控制，并采用特定組合時(shí)序的方式進(jìn)行設(shè)備開(kāi)關(guān)量的調(diào)整。此時(shí)，相關(guān)工作人員可借助人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)多個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)的靈活操作，既可滿足設(shè)備個(gè)體控制的需求，又可有效提升電氣設(shè)備控制的效率，以實(shí)現(xiàn)整體化電氣設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，彰顯PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.3 閉環(huán)控制

在PLC 技術(shù)應(yīng)用背景下，可借助模擬量完成電氣設(shè)備系統(tǒng)的閉環(huán)控制?；赑LC 模擬量閉環(huán)系統(tǒng)，可圍繞被控制量多種指標(biāo)變化實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的控制，如設(shè)備流量、壓力、轉(zhuǎn)速以及溫度等主要元素控制量。其中，變頻器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為閉環(huán)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在此閉環(huán)過(guò)程中需配合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)外界被控制量數(shù)據(jù)的技術(shù)捕捉，同時(shí)將所獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)傳輸至設(shè)備集中處理中心，并將其信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏骱椭绷麟妷盒盘?hào)。系統(tǒng)利用PID 控制模塊將所轉(zhuǎn)化的信號(hào)重新轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，此時(shí)數(shù)字量已傳遞至電氣設(shè)備控制中心，可在系統(tǒng)編程作用下進(jìn)行數(shù)字量判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果下達(dá)設(shè)備操作指令，以實(shí)現(xiàn)PLC 技術(shù)下的電氣設(shè)備閉環(huán)控制[3]。目前，電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常采用泵類啟動(dòng)模式，主要包括機(jī)旁手動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)化啟動(dòng)以及現(xiàn)場(chǎng)控制箱手動(dòng)啟動(dòng)等。其中，自動(dòng)化啟動(dòng)最先進(jìn)，但操作難度較高。在PLC 技術(shù)作用下，可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與自動(dòng)化啟動(dòng)的有效融合，形成現(xiàn)代化電氣設(shè)備新型控制模式，并實(shí)現(xiàn)PLC 技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的補(bǔ)充與優(yōu)化。新型控制模式下，閉環(huán)控制可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全化和可靠化轉(zhuǎn)變，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)自動(dòng)化啟動(dòng)的缺陷，從而極大地提高了工作效率，為電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4 機(jī)床控制

電氣設(shè)備自動(dòng)化控制主要從電氣和液壓兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)機(jī)床設(shè)備的自動(dòng)化控制，從而規(guī)避機(jī)床電氣控制過(guò)程中的設(shè)備故障問(wèn)題，并在PLC 技術(shù)的輔助下排除故障。PLC 技術(shù)在機(jī)床控制方面的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了接觸器和繼電器等傳統(tǒng)電器元件的控制優(yōu)化，并在PLC 精準(zhǔn)時(shí)間的掌控下實(shí)現(xiàn)了機(jī)床電氣設(shè)備裝置的改造，彰顯了PLC 技術(shù)的可靠性與穩(wěn)定性。此外，機(jī)床電氣主體設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中的故障發(fā)生點(diǎn)可通過(guò)PLC 技術(shù)進(jìn)行畫面呈現(xiàn)，從而形成集監(jiān)管和控制為一體的多功能電氣設(shè)備系統(tǒng)。在機(jī)床控制硬件電路優(yōu)化中，PLC 技術(shù)的應(yīng)用可大幅度降低傳統(tǒng)電器元件的實(shí)際應(yīng)用，以促進(jìn)機(jī)床電氣設(shè)備的簡(jiǎn)潔化發(fā)展，降低系統(tǒng)故障率，并實(shí)現(xiàn)集成自動(dòng)化控制。機(jī)床控制硬件主要通過(guò)構(gòu)建總線系統(tǒng)完成多模塊聯(lián)合，并在PLC 特定算法與軟件作用下實(shí)現(xiàn)多模塊分化控制。此外，運(yùn)用的算法和軟件具有可拓展性，可根據(jù)PLC 技術(shù)的補(bǔ)充與更新實(shí)現(xiàn)功能拓展，繼而保障系統(tǒng)始終保持靈活運(yùn)行的狀態(tài)。機(jī)床電氣設(shè)備微處理器在PLC 技術(shù)輔助下可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化控制，并提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。對(duì)于電氣設(shè)備控制而言，數(shù)字化和自動(dòng)化的控制模式更易實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，可規(guī)避傳統(tǒng)設(shè)備控制中的低效低質(zhì)問(wèn)題。此外，它具有一定的節(jié)能效果，從降低能源損耗角度落實(shí)電氣行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

2.5 程序編譯

在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中，程序編譯功能在PLC 技術(shù)輔助下可實(shí)現(xiàn)程序編譯的自動(dòng)化順序掃描控制。此外，在電氣設(shè)備運(yùn)行期間，通過(guò)前期編制程序進(jìn)行CPU 監(jiān)測(cè)與相關(guān)指令下達(dá)，并根據(jù)不同IP 地址實(shí)現(xiàn)周期性和循環(huán)性的程序編譯循環(huán)作業(yè)，借助掃描功能，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的形式轉(zhuǎn)換。就現(xiàn)代化PLC 技術(shù)發(fā)展而言，在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中，編程語(yǔ)言主要包括順序功能流程圖語(yǔ)言、梯形圖語(yǔ)言、指令表語(yǔ)言、結(jié)構(gòu)文本化語(yǔ)言以及功能模塊語(yǔ)言等5 種類型。其中，梯形圖語(yǔ)言為現(xiàn)階段自動(dòng)化控制中應(yīng)用最廣泛的語(yǔ)言。PLC 電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要從模擬量、脈沖量以及開(kāi)關(guān)量3 個(gè)角度完成編程算法的計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)PLC 技術(shù)應(yīng)用下的電氣設(shè)備自動(dòng)化控制[4]。實(shí)際上，不同程序編譯對(duì)應(yīng)不同體系的電氣工程，而PLC 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)便捷化和自動(dòng)化的分別控制。

2.6 集中控制

PLC 技術(shù)具備自動(dòng)監(jiān)視功能，因此電氣設(shè)備自動(dòng)化控制可在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的集中化控制。借助PLC 技術(shù)可有效連接不同的電氣設(shè)備，形成網(wǎng)絡(luò)化電氣設(shè)備脈絡(luò)，并以此關(guān)聯(lián)電氣設(shè)備狀態(tài)，繼而實(shí)現(xiàn)整體的集中控制。統(tǒng)一化集中控制并不意味著全面杜絕個(gè)體設(shè)備的單獨(dú)管控，而是基于網(wǎng)絡(luò)化電氣設(shè)備脈絡(luò)實(shí)現(xiàn)整體和個(gè)體的分別控制，從而優(yōu)化電氣設(shè)備系統(tǒng)的工作量。集中控制主要應(yīng)用于人力消耗多且工序復(fù)雜的電氣項(xiàng)目。例如，集儲(chǔ)煤設(shè)備、集撿設(shè)備、轉(zhuǎn)載機(jī)、傳送帶以及膠帶機(jī)為一體的煤礦企業(yè)，涉及眾多人力控制操作內(nèi)容，而傳統(tǒng)的繼電器無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)備零斷層聯(lián)系。此時(shí)，可應(yīng)用PLC 技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)電氣設(shè)備的集中控制，繼而通過(guò)主控制中心實(shí)現(xiàn)一體化監(jiān)測(cè)管理，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于電氣設(shè)備自動(dòng)化控制而言，PLC 技術(shù)具有顯著性優(yōu)勢(shì)。它不僅可有效推動(dòng)電氣自動(dòng)化發(fā)展，還在一定程度上提高了電氣設(shè)備控制的質(zhì)量。面對(duì)現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展，PLC 技術(shù)全面應(yīng)用于電氣設(shè)備自動(dòng)化控制已是必然趨勢(shì)，即從電氣設(shè)備順序控制、開(kāi)關(guān)量控制、閉環(huán)控制、機(jī)床控制、程序編譯以及集中控制等多個(gè)角度全面應(yīng)用，以延長(zhǎng)電器元件壽命，提高電力設(shè)備利用率。