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PLC在電氣自動化控制中的應(yīng)用分析論文
摘 要： 就現(xiàn)今的形勢，全面介紹了電氣自動化的現(xiàn)狀，論述了當(dāng)前國內(nèi)電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)組成以及未來的電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。當(dāng)前國外大企業(yè)不斷進(jìn)入，在這一專業(yè)領(lǐng)域必將出現(xiàn)很大的空缺，那么就必然出現(xiàn)人才短缺的現(xiàn)象。電氣自動化涉及各行各業(yè)無處不在，而從事電氣自動化的人員幾乎都是個(gè)多面手，可從事造作系統(tǒng)、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、測試技術(shù)、研究和發(fā)展、經(jīng)濟(jì)管理、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用等工作。隨著大型外企不斷進(jìn)入，這種復(fù)合型才畢竟成緊缺狀態(tài)。
關(guān)鍵詞：PLC電氣自動化； 應(yīng)用現(xiàn)狀； 發(fā)展前景
引言
PLC是為了在工業(yè)環(huán)境下使用而設(shè)計(jì)的一種可編程邏輯控制器系統(tǒng)。其存儲器采用了可編程序以實(shí)現(xiàn)在其內(nèi)部存儲進(jìn)行運(yùn)算、控制、記錄等操作指令，并可以將存儲內(nèi)容通過數(shù)字或模擬量等形式進(jìn)行輸入或輸出來控制工業(yè)生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)。
1、電氣自動化概念。
電氣自動化是研究與電氣工程相關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、實(shí)驗(yàn)分析、研制開發(fā)以及電子與計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的一門科學(xué)。在我國解放后便開始對電氣自動化進(jìn)行深入研究，并且開始設(shè)立本科專業(yè)。進(jìn)入新世紀(jì)隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，使其發(fā)展日趨多元化。尤其是結(jié)合了目前嵌入式、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)后，電氣自動化已出現(xiàn)在我們身邊的各個(gè)領(lǐng)域。
2、PLC在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1、順序控制
火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輔助系統(tǒng)的工藝流程的控制多為順序控制和開關(guān)量控制兩種。隨著改革的深入以及國家對節(jié)能減排要求的逐步提高，該行業(yè)在生產(chǎn)過程中降低資源損耗和提高效益已成為各企業(yè)的管理最終目標(biāo)。 因此對類似企業(yè)輔助車間的自動控制水平也提出了更高的要求，近年來大型火電企業(yè)的輔助系統(tǒng)均已由PLC控制系統(tǒng)代替了原來的繼電控制器，并且隨著科技的進(jìn)步采用PLC控制系統(tǒng)不僅可以單獨(dú)控制某個(gè)工藝流程，并且可以通過信息模塊與通信總線連接來協(xié)調(diào)全廠生產(chǎn)工作。輸煤系統(tǒng)。 輸煤系統(tǒng)的優(yōu)劣決定著生產(chǎn)效率的高低以及環(huán)境的優(yōu)劣，輸煤系統(tǒng)至今已經(jīng)經(jīng)歷了人力控制、 強(qiáng)電控制和現(xiàn)在采用的計(jì)算機(jī)控制等幾個(gè)階段，一般火力發(fā)電企業(yè)的輸煤系統(tǒng)包括上煤、儲煤、卸煤、 配煤以及其輔助系統(tǒng)等構(gòu)成。 輸煤控制系統(tǒng)由主站層、 遠(yuǎn)程IO站、 現(xiàn)場傳感器等三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中PLC和人機(jī)接口構(gòu)成主站層，該部分一般設(shè)置于系統(tǒng)集控室內(nèi)；主站層通過光纖通訊總線與遠(yuǎn)程IO站相連接，遠(yuǎn)程IO站設(shè)備與輸煤傳感器通過二次控制電纜相連接。其集控室內(nèi)主要以自動控制為主、 以帶聯(lián)鎖或解除聯(lián)鎖的手動控制為輔，運(yùn)行人員在控制室內(nèi)可以通過顯示屏來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制并可以通過緊急事故開關(guān)和檢修啟停按鈕來控制系統(tǒng)狀態(tài)，該種技術(shù)的使用可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率，并減少了運(yùn)行人員工作量和改善了工作環(huán)境。
2.2開關(guān)量控制
斷路器控制。原來的火電系統(tǒng)內(nèi)多采用電磁型繼電器為主要元件的控制器，該系統(tǒng)采用了大量電磁元件，因此其自身的大量觸點(diǎn)大大降低了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)該種系統(tǒng)還具有接線復(fù)雜、維修困難等缺點(diǎn)，而近年來PLC的運(yùn)用則用大量軟繼電器代替大量的實(shí)物元件，因此大大提高了其可靠性，運(yùn)行人員只需進(jìn)行簡單的分合閘操作，在操作過程中系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際能否運(yùn)行而給出相應(yīng)的指示信號，并且在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以自動分閘，同時(shí)給出信號指示；PLC控制系統(tǒng)可以大大簡化二次接線，且線路都存在各自的公共端因此接線過程中還不容易發(fā)生錯(cuò)誤，且其無需配備專門的閃光電源，在具備符合要求的程序前提下只進(jìn)行簡單的接線即可滿足要求；并且PLC控制系統(tǒng)可簡化其輔助開關(guān)數(shù)目，并可實(shí)現(xiàn)多臺斷路器的控制及信號集中顯示，可以減輕工作人員的維護(hù)和檢修工作量。自動切換。 為了加強(qiáng)供電的可靠性，備用電源自動投入裝置多年前就應(yīng)用在火電企業(yè)當(dāng)中，最初為手動或自動進(jìn)行供回電線路的操作，雖然該操作過程往往之需要幾秒鐘的時(shí)間，但對于有連續(xù)供電要求的用戶來說也是不允許的，因此，為了提高供電的可靠性，由PLC夠成的備用電源自動投入裝置應(yīng)運(yùn)而生，其可以通過編程來使用各種運(yùn)行方式，其將采集到的一次設(shè)備的正常運(yùn)行信號作為備用電源啟動或關(guān)閉的依據(jù)，由于該控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理以及邏輯判斷功能，因此其不僅能完成備用電源自投的操作，且其能考慮系統(tǒng)運(yùn)行情況以及其他操作要求，同時(shí)系統(tǒng)本身具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并具有可靠性高、 接線簡單、 調(diào)試操作方便以及成本低等優(yōu)點(diǎn)。
2.3閉環(huán)控制
泵類電機(jī)。火電成內(nèi)泵類啟動方式一般有自動啟動、機(jī)旁屏手動啟動以及現(xiàn)場控制箱手動啟動幾種。 自動狀態(tài)下泵的開機(jī)時(shí)由PLC內(nèi)順控模塊根據(jù)各個(gè)泵的累積運(yùn)行時(shí)間長短來選擇主備用泵；而機(jī)旁屏開啟方式則是需調(diào)節(jié)現(xiàn)場開關(guān)的方式來啟閉泵，其主備用泵則是根據(jù)人類對運(yùn)行時(shí)間的比較來決定每臺泵的啟閉，而若要在現(xiàn)場對其進(jìn)行操作則需將開關(guān)調(diào)至 “調(diào)速器手動” 檔位才能實(shí)現(xiàn)。 現(xiàn)在火電廠泵類的控制有PLC和常規(guī)控制兩種，一般講常規(guī)回路作為PLC控制的補(bǔ)充，及作為泵類控制的安全回路，即實(shí)現(xiàn)了即使PLC故障也可保證泵類的正常使用。調(diào)速器控制。 調(diào)速器至今經(jīng)歷了機(jī)械液壓調(diào)速器、電氣液壓調(diào)速器以及計(jì)算機(jī)調(diào)速器幾個(gè)階段，其中PLC控制系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)速測量單元、 電子調(diào)節(jié)單元和電液執(zhí)行單元構(gòu)成，其三個(gè)單元分別控制著調(diào)速器的轉(zhuǎn)速測量、 調(diào)節(jié)規(guī)律的形成和驅(qū)動導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的職能。
3、PLC預(yù)測發(fā)展前景
3.1進(jìn)一步網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。目前用于火電系統(tǒng)控制系統(tǒng)的DCS雖技術(shù)日益成熟但近年來其發(fā)展日趨緩慢，PLC的產(chǎn)生及發(fā)展使其與DCS相互吸收彼此特點(diǎn)，逐步同化，并逐步發(fā)展成為新的控制系統(tǒng)——FCS系統(tǒng)，其既保留了原來系統(tǒng)的特性又實(shí)現(xiàn)了工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展，并使數(shù)字化、智能化控制得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用，因此其近年來在火電廠的應(yīng)用日益廣泛。
3.2增強(qiáng)抗干擾性。如生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，或是電磁干擾異常強(qiáng)烈則也可造成PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)算或是控制錯(cuò)誤，導(dǎo)致在某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤而不能保證正常的生產(chǎn)運(yùn)行，因此，提高PLC的可靠性是其未來發(fā)展的主要方向，其一方面要提高抗干擾能力同時(shí)在設(shè)計(jì)、安裝以及使用過程中引起重視，盡量減少對其造成負(fù)面影響。
3.3PLC產(chǎn)品還可以用于離散、制程和混合式自動化產(chǎn)品領(lǐng)域，并在各個(gè)制造行業(yè)保持穩(wěn)固增長。基于對更高自動化程度和更高能效的需要，制造業(yè)會越來越多地應(yīng)用PLC。在制造過程中，以最低生產(chǎn)設(shè)備生命周期成本來實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性和靈活性的日益增加的需求，給PLC的創(chuàng)新與發(fā)展提供了不竭的動力。一些新興行業(yè)的運(yùn)用以及新能源產(chǎn)生、儲存和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，無疑給PLC帶來了巨大的機(jī)遇。
4、結(jié)束語
為了能夠更廣泛的適應(yīng)未來各種工業(yè)生產(chǎn)過程中控制場所的需要，PLC控制系統(tǒng)作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要部分其產(chǎn)品將會更加豐富，規(guī)格也會更加齊全，并將在人類電氣自動化發(fā)展過程中發(fā)揮更加廣泛的作用。
參考文獻(xiàn)：
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