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PLC在工廠供電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用探析論文
摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展， 可編程邏輯控制器 （PLC） 因具有操作簡(jiǎn)單、功能性強(qiáng)、安全可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)， 其應(yīng)用的范圍和領(lǐng)域已經(jīng)越來(lái)越廣。本文從現(xiàn)代工廠對(duì)供電系統(tǒng)的要求、工業(yè)企業(yè)的自身發(fā)展需要等方面， 簡(jiǎn)述工廠供電自動(dòng)化的必要性。探究用PLC來(lái)完成工廠供電自動(dòng)化系統(tǒng)的解決方案， 并對(duì)PLC方案的實(shí)現(xiàn)作了基本介紹。
關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器 （PLC） ； 工廠供電； 自動(dòng)化；
可編程邏輯控制器 （PLC） 實(shí)質(zhì)上是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物， 它的產(chǎn)生解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)內(nèi)存在的如接線復(fù)雜、可靠性不高、能耗較高及靈活性較差等問(wèn)題。PLC現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中， 并在其他領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用， 如電力行業(yè)， 并且取得了滿意的效果。而對(duì)于工廠供電系統(tǒng)尤其是小型工廠供電系統(tǒng)， 若將PLC技術(shù)應(yīng)用于此， 必將提高工廠供電系統(tǒng)自動(dòng)化水平， 進(jìn)而推動(dòng)其向智能化方向發(fā)展。
一、PLC技術(shù)分析
（一） PLC系統(tǒng)介紹
PLC的工作過(guò)程主要有三個(gè)階段， 分別是輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。在輸入采樣階段， PLC能夠依次掃描輸入的所有狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)， 然后將其存儲(chǔ)于輸入映像區(qū)， 此時(shí)輸入影響區(qū)寄存器被刷新；在程序執(zhí)行階段， PLC掃描來(lái)自I/O映像區(qū)中的數(shù)據(jù)信息， 對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算、處理， 然后將程序執(zhí)行結(jié)果寫(xiě)入輸出映像區(qū)的寄存器中；在輸出刷新階段， PLC將輸出映像區(qū)的內(nèi)容送到輸出鎖存器中， 進(jìn)而驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備[1]。
�。ǘ� PLC系統(tǒng)特點(diǎn)
針對(duì)PLC在工廠供電系統(tǒng)中的應(yīng)用， 其具備以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)。 （1） 編程方法簡(jiǎn)單。PLC配有易于學(xué)習(xí)和掌握的梯形圖語(yǔ)言， 該編程語(yǔ)言的指令和符號(hào)的表達(dá)方式與傳統(tǒng)繼電器控制的電氣原理圖十分接近。便于工程技術(shù)人員在原有技術(shù)基礎(chǔ)上掌握， 因此編程方法簡(jiǎn)單， 易于掌握[2]。 （2） 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修方便。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等部件， 安裝接線工作量大為減少。在維修方面， PLC的故障率很低， 且有完善的診斷功能， 一旦PLC外部的輸入裝置和執(zhí)行結(jié)構(gòu)發(fā)生故障， 可根據(jù)提示信息， 迅速查明原因， 排除故障， 維修方便[3]。 （3） 體積小、質(zhì)量小、功耗低。PLC由于采用半導(dǎo)體集成電路， 因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)， 而且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊， 易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部， 是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備[4]。
二、PLC在工廠供電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用
工廠供電自動(dòng)化系統(tǒng)和變電站自動(dòng)化具有一定的相似性。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)由五個(gè)部分組成：主站、遠(yuǎn)方終端單元 （RTU） 、線路、遠(yuǎn)方控制SF6斷路器或真空斷路器、通信電纜。其中RTU裝置位于變電站現(xiàn)場(chǎng)， 可以自動(dòng)采集各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)量 （遙信） 、模擬量 （遙測(cè)） ， 并經(jīng)專用通道傳遞到監(jiān)控中心的主站系統(tǒng)[5]。
�。ㄒ唬� 開(kāi)關(guān)量控制
（1） 斷路器控制。PLC技術(shù)的應(yīng)用和普及， 使得軟繼電器逐漸代替了繼電元件， 極大地提高了控制系統(tǒng)的可靠性。在PLC控制系統(tǒng)中， 操作人員只需要執(zhí)行一些非常簡(jiǎn)單的工作， 比如分閘、合閘等， 系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況， 給出正確的操作信號(hào)。同時(shí)， 在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)， 會(huì)自動(dòng)跳閘， 并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。而且， PLC控制系統(tǒng)不需要進(jìn)行復(fù)雜的二次接線， 可以有效地降低接線失誤率， 大大減少維護(hù)檢修的工作量[6]。 （2） 備自投控制。備用電源自動(dòng)投入裝置的主要功能是提高供電系統(tǒng)的可靠性， 被廣泛應(yīng)用于大型企業(yè)的供電系統(tǒng)中。應(yīng)用PLC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的控制， 可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行抗干擾， 具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、接線方便等優(yōu)點(diǎn)。
�。ǘ� RTU的PLC控制
用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)工廠供電自動(dòng)化的RTU功能， 能夠很好地滿足RTU特有的要求。大多數(shù)的PLC產(chǎn)品都包含有離散點(diǎn)輸入和輸出 （點(diǎn)數(shù)的多少可以依據(jù)應(yīng)用情況增減） 、模擬采樣輸入、時(shí)鐘、通信等功能， 利用這些功能可以方便地實(shí)現(xiàn)工廠供電自動(dòng)化的RTU功能。包括使用PLC的離散輸入點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)遙信、用PLC的離散輸出點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控、用PLC的模擬采樣輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、用PLC的通信功能來(lái)實(shí)現(xiàn)和主機(jī)的通信。
�。ㄈ� 安全回路的PLC控制
在工廠供電系統(tǒng)中， 自動(dòng)化泵類啟動(dòng)方式主要有以下幾種：現(xiàn)有控制箱手動(dòng)啟動(dòng)、機(jī)旁屏手動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)啟動(dòng)。自動(dòng)狀態(tài)下， 啟動(dòng)泵時(shí)PLC順控模塊按照各個(gè)泵的累積運(yùn)行時(shí)間， 確定主備用泵。對(duì)于泵類的控制， 一般采用常規(guī)控制模式和PLC控制模式兩種， 常規(guī)控制是PLC系統(tǒng)的補(bǔ)充和完善， 即使PLC系統(tǒng)發(fā)生了錯(cuò)誤或短暫的故障， 常規(guī)控制仍可繼續(xù)工作， 能夠形成一個(gè)安全回路， 從而保障泵類的正常工作， 實(shí)現(xiàn)工程系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
三、PLC方案實(shí)施
在具體設(shè)計(jì)時(shí)， 包括以下幾個(gè)步驟：首先， 獲取操作點(diǎn)數(shù)。確定系統(tǒng)需要進(jìn)行遙控、遙信、遙測(cè)甚至遙調(diào)的設(shè)備， 統(tǒng)計(jì)各信號(hào)的具體點(diǎn)數(shù)。其次， 確定通信方案。根據(jù)工廠供電的規(guī)模及分布情況， 確定總體設(shè)計(jì)方案。最后， PLC選型。根據(jù)各處各種操作的點(diǎn)數(shù)以及所確定的通信方案， 選擇適當(dāng)型號(hào)的PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能。由于RTU需接受監(jiān)控中心的指令， 并上傳低壓配電環(huán)節(jié)、開(kāi)關(guān)柜的信息， 所以通信功能是選擇PLC的主要考慮因素。由于各開(kāi)關(guān)房、開(kāi)關(guān)柜的操作類型、操作點(diǎn)數(shù)往往相差很大， 因此PLC是否具有模塊化結(jié)構(gòu)和組態(tài)能力， 是否能夠靈活、經(jīng)濟(jì)地組成輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)、測(cè)量點(diǎn) （A/D） 、調(diào)節(jié)點(diǎn) （D/A） 的規(guī)�？勺兿到y(tǒng)， 是選擇PLC型號(hào)的另一個(gè)主要考慮因素。
四、結(jié)束語(yǔ)
PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)， 具有穩(wěn)定性高、編程簡(jiǎn)單易懂、功能齊全、維護(hù)簡(jiǎn)單以及耗能低等特點(diǎn)， 可以廣泛應(yīng)用工廠供電自動(dòng)化系統(tǒng)工程中。并且， 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和PLC技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC系統(tǒng)的功能向著多元化發(fā)展， 具有極大的發(fā)展空間， 能夠滿足更多自動(dòng)化工程的需要， 進(jìn)而推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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