分析PLC在电气自动化中的应用现状及发展前景

分析PLC在电气自动化中的应用现状及发展前景

作者：庄承鑫

来源：《城市建设理论研究》2013年第08期

摘要：就现今的形势,全面介绍了电气自动化的现状,论述了当前国内电气自动化控制系统的设计思想、系统组成以及未来的电气自动化控制系统的发展方向。当前国外大企业不断进入,在这一专业领域必将出现很大的空缺,那么就必然出现人才短缺的现象。电气自动化涉及各行

各业无处不在,而从事电气自动化的人员几乎都是个多面手,可从事造作系统、自动控制、电力电子技术、信息处理、测试技术、研究和发展、经济管理、电子和计算机技术应用等工作。随着大型外企不断进入,这种复合型才毕竟成紧缺状态。

关键词：PLC电气自动化；应用现状；发展前景

中图分类号：TU976+.1文献标识码：A文章编号：

前言：

PLC是为了在工业环境下使用而设计的一种可编程逻辑控制器系统。其存储器采用了可编程序以实现在其内部存储进行运算、控制、记录等操作指令,并可以将存储内容通过数字或模

拟量等形式进行输入或输出来控制工业生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通

用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点。

1.电气自动化概念

电气自动化是研究与电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析、研制开发以及电子与计算机等领域的一门科学。在我国解放后便开始对电气自动化进行深入研究，并且开始设立本科专业。进入新世纪随着电力电子技术、微电子技术的迅猛发展，使其发展日趋多元化。尤其是结合了目前嵌入式、网络、通信等技术后，电气自动化已出现在我们身边的各个领域。

2.PLC在电力系统中的应用现状

2.1顺序控制

火力发电系统内的辅助系统的工艺流程的控制多为顺序控制和开关量控制两种。随着改革的深入以及国家对节能减排要求的逐步提高,该行业在生产过程中降低资源损耗和提高效益已成为各企业的管理最终目标。因此对类似企业辅助车间的自动控制水平也提出了更高的要求,

近年来大型火电企业的辅助系统均已由PLC控制系统代替了原来的继电控制器,并且随着科技的进步采用PLC控制系统不仅可以单独控制某个工艺流程,并且可以通过信息模块与通信总线连接来协调全厂生产工作。输煤系统。输煤系统的优劣决定着生产效率的高低以及环境的优劣,输煤系统至今已经经历了人力控制、强电控制和现在采用的计算机控制等几个阶段,一般火力发电企业的输煤系统包括上煤、储煤、卸煤、配煤以及其辅助系统等构成。输煤控制系统由主站层、远程IO站、现场传感器等三层的网络结构,其中PLC和人机接口构成主站层,该部分一般设置于系统集控室内;主站层通过光纤通讯总线与远程IO站相连接,远程IO站设备与输煤传感器通过二次控制电缆相连接。其集控室内主要以自动控制为主、以带联锁或解除联锁的手动控制为辅,运行人员在控制室内可以通过显示屏来实现对系统设备进行监视和控制并可以通过紧急事故开关和检修启停按钮来控制系统状态,该种技术的使用可以在很大程度上提高生产效率,并减少了运行人员工作量和改善了工作环境。

2.2开关量控制

断路器控制。原来的火电系统内多采用电磁型继电器为主要元件的控制器,该系统采用了大量电磁元件,因此其自身的大量触点大大降低了系统的可靠性,同时该种系统还具有接线复杂、维修困难等缺点,而近年来PLC的运用则用大量软继电器代替大量的实物元件,因此大大提高了其可靠性,运行人员只需进行简单的分合闸操作,在操作过程中系统能够根据实际能否运行而给出相应的指示信号,并且在系统发生故障时可以自动分闸,同时给出信号指示;PLC控制系统可以大大简化二次接线,且线路都存在各自的公共端因此接线过程中还不容易发生错误,且其无需配备专门的闪光电源,在具备符合要求的程序前提下只进行简单的接线即可满足要求;并且PLC控制系统可简化其辅助开关数目,并可实现多台断路器的控制及信号集中显示,可以减轻工作人员的维护和检修工作量。自动切换。为了加强供电的可靠性,备用电源自动投入装置多年前就应用在火电企业当中,最初为手动或自动进行供回电线路的操作,虽然该操作过程往往之需要几秒钟的时间,但对于有连续供电要求的用户来说也是不允许的,因此,为了提高供电的可靠性,由PLC够成的备用电源自动投入装置应运而生,其可以通过编程来使用各种运行方式,其将采集到的一次设备的正常运行信号作为备用电源启动或关闭的依据,由于该控制系统具有数据处理以及逻辑判断功能,因此其不仅能完成备用电源自投的操作,且其能考虑系统运行情况以及其他操作要求,同时系统本身具有很强的抗干扰能力,并具有可靠性高、接线简单、调试操作方便以及成本低等优点。

2.3闭环控制

泵类电机。火电成内泵类启动方式一般有自动启动、机旁屏手动启动以及现场控制箱手动启动几种。自动状态下泵的开机时由PLC内顺控模块根据各个泵的累积运行时间长短来选择主备用泵;而机旁屏开启方式则是需调节现场开关的方式来启闭泵,其主备用泵则是根据人类对运行时间的比较来决定每台泵的启闭,而若要在现场对其进行操作则需将开关调至“调速器手动” 档位才能实现。现在火电厂泵类的控制有PLC和常规控制两种,一般讲常规回路作为PLC 控制的补充,及作为泵类控制的安全回路,即实现了即使PLC故障也可保证泵类的正常使用。调速器控制。调速器至今经历了机械液压调速器、电气液压调速器以及计算机调速器几个阶段,

其中PLC控制系统一般由转速测量单元、电子调节单元和电液执行单元构成,其三个单元分别控制着调速器的转速测量、调节规律的形成和驱动导水机构的职能。

3.PLC预测发展前景

3.1进一步网络化、数字化。目前用于火电系统控制系统的DCS虽技术日益成熟但近年来其发展日趋缓慢，PLC的产生及发展使其与DCS相互吸收彼此特点，逐步同化，并逐步发展

成为新的控制系统——FCS系统，其既保留了原来系统的特性又实现了工业自动化技术的发展，并使数字化、智能化控制得到进一步的发展和应用，因此其近年来在火电厂的应用日益广泛。

3.2增强抗干扰性。如生产环境过于恶劣，或是电磁干扰异常强烈则也可造成PLC控制系

统的运算或是控制错误，导致在某些生产环节出现错误而不能保证正常的生产运行，因此，提高PLC的可靠性是其未来发展的主要方向，其一方面要提高抗干扰能力同时在设计、安装以

及使用过程中引起重视，尽量减少对其造成负面影响。

3.3PLC产品还可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳

固增长。基于对更高自动化程度和更高能效的需要，制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中，以最低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给PLC的创

新与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带来了巨大的机遇。

4.结束语

为了能够更广泛的适应未来各种工业生产过程中控制场所的需要,PLC控制系统作为自动

化控制网络和国际通用网络的重要部分其产品将会更加丰富,规格也会更加齐全,并将在人类电

气自动化发展过程中发挥更加广泛的作用。

参考文献：

[1]刘善增.PLC控制系统的可靠性设计[J].工业控制计算机,2004(7):39～41.

[2]刘新正.PLC控制系统的开发与应用[J].新世纪水泥导报,2005(2).

[3]刘海荣,赵湛.PC～PLC集散控制在船闸电气自动化的应用[J].工业控制计算机,2007,20(4).

[4]郑晟,巩建平,张学.现代可编程序控制器原理与应用[M].北京:科学出版社,1999.