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PLC在电气自动化中的应用现状与发展前景

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来源:
2015/12/10 16:55
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摘要:在现代化的工业生产设备中,有大量的数字量及模拟量的控制装置,例如电机的启停,电磁阀的开闭,产品的计数,温度、压力、流量的设定与控制等,而PLC技术是解决上述问题的最有效、最便捷的工具,因此PLC在工业控制领域得到了广泛地应用。

   关键词:可变程序控制器(PLC); 控制 ;自动化;发展; 应用

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。 该种技术是计算机技术与继电接触控制技术相互结合的产物,其解决了传统控制系统内接线复杂、 可靠性低、 耗能高以及灵活性较差等缺点,因此近年来被广泛应用于电气自动化中。

一、PLC的特点

反应快。由于PLC控制系统用内部已定义的辅助继电器替换了传统的机械触电继电器,并去掉了原来的连接导线而代之以内部逻辑关系,因此,该类继电器的节点变位时间可以近似的认为为零,无需考虑传统继电器的返回系数;可靠性强。 该种控制系统的抗干扰能力远远高于传统继电器技术,能够适合于较为复杂的工业环境;操作简单。该种控制技术采用简单的指令形式,往往采用些形象、直观的简单程序来适应现场操作人员往往参差不齐的电气专业技术。

二、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。

三、PLC发展前景

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。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。

四、结语

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。