關于PLC在電氣自動化控制中的應用的論文
摘 要：當代社會,電氣自動化控制中最不可或缺的一項技術就是PLC技術,它的應用十分廣泛。傳統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)有著很大的缺陷,而且消耗大量的人力物力,最大的缺陷是不能保證質(zhì)量。所以,現(xiàn)在我們把PLC應用到了電氣自動化控制中。PLC技術在電氣自動化控制中的應用,是在微軟處理器的基礎上,再加上當今的計算機技術以及自動控制技術等先進的科學技術。。本文主要探究在電氣自動化控制中PLC的應用。
1 PLC的原理及特點
PLC組成結(jié)構(gòu)如下，其原理可以大致的分為三個階段：首先是輸入采樣階段。在這一階段，PLC通過掃描的方式依次的讀取輸入數(shù)據(jù)及狀態(tài)，并將其存儲與I/O映像區(qū)的相應單元。輸入完畢就可以進入后續(xù)的用戶程序執(zhí)行階段，這一階段PLC通過由上而下的順序?qū)τ脩舻某绦蜻M行掃描，對于每一條梯形圖，掃描的順序總是遵循著先左后右以及先上后下的順序進行邏輯運算，并根據(jù)運算的結(jié)果刷新邏輯線圈在系統(tǒng)中的對應狀態(tài)。最后是輸出刷新階段，在這一階段，CPU會按照I/O映像區(qū)中的數(shù)據(jù)及狀態(tài)刷新所有的輸出鎖存電路并輸出到電路驅(qū)動的相關外圓設備。
PLC具有以下明顯的特點：可靠性強。PLC具有極強的抗干擾能力，相比傳統(tǒng)繼電器技術更加適合于復雜的工業(yè)環(huán)境;反應快。由于PLC中將傳統(tǒng)的機械觸電繼電器替換為內(nèi)部自定義的輔助繼電器，同時也取消了連接導線，而使用內(nèi)部邏輯關系代替，為此就可以忽略其節(jié)點變位時間，不必考慮傳統(tǒng)繼電器的返回系數(shù);操作簡單。此項控制技術通過使用簡單的指令形式、直觀的簡單程序?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場的操作，避免了由于操作人員參差不齊的電氣技術帶來的問題。
2 PLC在電力系統(tǒng)中的主要應用
2.1開關量控制
(1)斷路器控制與PLC的應用。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中主要的使用電磁繼電器作為主要的控制器，但是由于這種器件中大量的使用電磁原件，而其自身存在的大量觸點就直接的降低了所構(gòu)成系統(tǒng)的可靠性，同時也由于接線的復雜性以及后續(xù)維修的困難性，致使近年來開始大量的使用PLC。
(2)自動切換。供電質(zhì)量的重要指標是供電的可靠性，很早之前的供電企業(yè)為了加強供電的可靠性就設置了備用電源。只是最初進行的供回電線路的操作是由手動實現(xiàn)的，但這間隔的幾秒鐘時間就可以使得供電要求較高的用戶蒙受很大的損失。為此，基于提升供電可靠到性的要求，PLC構(gòu)成的備用電源自動投入裝置開始應用于實際。這一裝置通過編程來使用各種運行方式，并將采集到的一次設備的正常運行信號作為后備電源關閉或者啟動的根據(jù)。由于這一系統(tǒng)具備邏輯判斷以及數(shù)據(jù)處理功能，為此不僅可以實現(xiàn)備用電源的自動投切，同時可以在綜合考慮系統(tǒng)運行狀況以及其它操作。
2.2順序控制
在火力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部，作為輔助系統(tǒng)的工藝流程一般可以分為開關量的控制與順序控制兩大類。隨著近年來我國資源的緊張以及環(huán)境問題的惡化，傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)逐漸地被PLC控制系統(tǒng)所控制，以達到提升企業(yè)輔助車間的自動化水平。尤其是最新的PLC系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)單獨工藝的流程控制，而且還可以通過通信總線與信息模塊的連接實現(xiàn)全廠工作的控制。
2.3在礦井提升機中的應用
上面概述了PLC的主要功能后，這里主要針對于PLC在礦井提升機中的具體應用進行論述。
礦井提升機作為一種大型的絞車，是煤礦開采行業(yè)的重要設備。PLC在礦井提升機的應用極大的提升了提升機的工作效率，而提升機的主要調(diào)速控制是通過變頻PLC進行的。其具體的應用如下：當操作人員聽到開車信號時按下開車按鈕，此時PLC控制將AC380V電流接入變頻器。當提升機開始運行時，首先要對電機施加直流制動，然后再松開機械抱閘，以達到防止溜車的目的。提升機在運行過程中的速度變化曲線可以通過對PLC變成進行產(chǎn)生，然后將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的信號由模擬量輸出口輸出以實現(xiàn)對于變頻器的控制。實際的使用也可以根據(jù)實際工況選擇人工控制提升機速度。
同時在旋轉(zhuǎn)編碼器的輔助下，極大的方便了檢測提升機的速度以及位置。首先編碼器將檢測到的電機轉(zhuǎn)速信號傳遞給PLC，然后PLC就可以根據(jù)得到的這一信號累計計算提升機的速度及行走距離，此時監(jiān)視器上就會相應的顯示出提升機的速度以及位置。井口還設置了液壓站，其作用類似于電磁抱閘，可用于重車靜止時的制動。重車制動是在PLC以及變頻器的控制下實現(xiàn)的，先通過液壓站給卷筒施加機械制動力，然后取消直流制動力。
變/工頻切換和聲光報警電路。這種輔助電路的設計方案是將報警裝置設置在變頻器端：當PLC的Q3.1，Q3.2的輸出開關量為“1”時，相應的Q3.3的輸出開關量為“0”，此時接觸器KM2就會發(fā)生動作，將電動機接到變頻器的輸出端。當KM2發(fā)生動作后，相應的KM1也發(fā)生動作，即將工頻電源與變頻器的輸出端連接以啟動電機。與此同時，與接觸器KM3線圈控制電路連接的接觸器KM2的常閉觸點斷開，以達到接觸器KM3不接通的狀態(tài)，以保證整個系統(tǒng)處于工頻運行狀態(tài)。
當變頻器在運行的過程中發(fā)生故障而跳閘，此時的變頻器的“NC-COM”觸點就會斷開，導致KM1以及KM2線圈均失電，其主觸點就會切斷變頻器與電機、電源之間的連接。與此同時“NO-COM”觸點也會相應的閉合，從而導致警報揚聲器HA以及報警等HL進行聲光報警。PLC內(nèi)部的時間繼電器也會得電，并在一定的延時后閉合，從而使得Q3.3的輸出為“1”并保持，使得電機的運行狀態(tài)進入工頻運行狀態(tài)。
此外PLC在中央空調(diào)、公交系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)以及在泵類電機中都有著廣泛的應用。
3 PLC發(fā)展趨勢
不斷加強PLC的抗干擾能力。盡管PLC控制系統(tǒng)具有很好的抗干擾能力，但是對于一些電磁干擾過于強烈或者是生產(chǎn)環(huán)境極為惡劣的情況也會致使PLC控制系統(tǒng)的控制失誤或者運算失誤，從而導致正常的生產(chǎn)運行受到干擾。為此，在今后的一段時間內(nèi)，不斷研發(fā)具備更高抗干擾能力的PLC系統(tǒng)，不斷的提升其在設計、安裝以及使用中的性能。
網(wǎng)絡化以及數(shù)字化。目前在火電系統(tǒng)中，DCS技術逐漸的普及并逐步成熟，只是近幾年的發(fā)展較為緩慢，而PLC作為發(fā)展迅速的技術，使得二者在發(fā)展的過程中相互吸收、利用，并逐漸發(fā)展成為新的控制系統(tǒng)—FCS系統(tǒng)。這一系統(tǒng)即有原來系統(tǒng)的優(yōu)勢，同時也具備了工業(yè)自動化的、智能化、數(shù)字化的特點，因此在近年來的火電廠發(fā)展中得到廣泛的應用。
結(jié)語
鑒于未來多種行業(yè)的生產(chǎn)過程具有不同的控制需要，為此PLC控制系統(tǒng)需要不斷開發(fā)新的產(chǎn)品，使得產(chǎn)品的規(guī)格更為齊全、性能更加優(yōu)異，不斷促進自動化控制網(wǎng)絡、國際通用網(wǎng)絡以及人類電氣化的發(fā)展。我們相信在未來的幾年，PLC會有更大的發(fā)展，不僅產(chǎn)品種類更加豐富、規(guī)格更加齊全，并且全新的人機界面也會使得這一技術更好的適應工業(yè)控制場合的需要。
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