PLC技术在电气工程自动化控制中的应用

2022-11-28东莞市丰业固体废物处理有限公司邱卓诚

电力设备管理 2022年20期

东莞市丰业固体废物处理有限公司邱卓诚

1 引言

电力系统中PLC技术应用日益广泛，尤其是在电力系统自动化控制领域中得到广泛应用。同时，在部分常规电力工程自动控制系统中，采用继电器作为一种利用微弱电信号进行强电信号电磁开关，但是由于控制系统复杂性，故障发现与排除比较困难，导致无法满足不同技术的需求。不仅耗费大量人力、物力、财力，而且不能进行有效统一管理和有效维护，同时还存在较多故障、短路等问题，严重影响系统工作。

2 概念界定

2.1 PLC技术概述

PLC控制技术与其他控制技术有较大区别，主要包括微机、微处理器、继电器等。继电器控制主要是依据继电器触头动作来完成对系统操作，其功能简单、能耗高、使用寿命短。PLC是一种基于传统继电器接触控制技术可编程控制器，其可克服传统继电器接触控制技术不足，采用单片机，无需特殊计算机编程语言，具有操作方便、调试方便等优点，因此在机电控制领域得到广泛应用。

另外，PLC存储器具有可编程功能，能够按照自动控制系统命令信息进行逻辑运算，同时控制器可对数据进行多次扫描，并将扫描结果传送到执行模块，再循环执行该程序。在电力自动化控制系统中，采用PLC技术具有输入和输出两种接口，通过对存储程序调节，达到控制目的。PLC技术设备由中央处理器、存储介质、输入/输出接口、系统供电等构成，既可用于生产过程基本控制，又具有对产品进行质量监控、系统故障检修等功能，极大地节约人力，最大限度地发挥机器制造优越性。系统整体如图1所示。

PLC技术在机械领域得到广泛应用，目前已是电力自动化系统关键技术，其可编程介质容量和相应设备配置也在不断提高，如电脑、网络等，在实际应用中，具有广泛应用范围，高效率、覆盖范围广、综合效果好等特点。

2.2 电气工程自动化

电气工程自动化是以先进计算机技术、完善信息化处理技术、自动化控制技术为基础一门新兴学科[1]。从电力工程自动化发展到现在，随着电子技术与其他技术结合越，其已经应用到各个行业。从我国电力工程自动化发展现状来看，其发展趋势仍然是以计算机技术与电气自动化产品结合，是当今计算机技术一个重要应用和发展方向。电力工程自动化控制所带来巨大变化，必然会使工业生产更加方便。

3 PLC控制系统的核心技术及优势

3.1 核心技术

3.1.1 控制技术

PLC工作过程包括启动、自我检查、信息处理、输入和输出。如发现有误，就返回到系统自我检查程序。PLC控制技术能够将整个过程以梯形图形形式表示出来，具有直观、方便特点，也可采用序列图表方法便于编写。PLC控制系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括二极管、电线、开关等器件，这些器件都是PLC控制逻辑器件。而软件作为控制功能载体，承载着控制逻辑信息，一般由控制器编程，由软件逻辑来完成[2]。

3.1.2 可编程控制器的设计原则

PLC在设计时要遵循以下几点要求：一是PLC必须满足特定控制系统要求，必须简单、易理解，这样才能降低系统运行费用，突出PLC高稳定性、高可靠性、低成本等优点。二是PLC设计应具有一定界面特性，可进行扩充、更新、再开发。三是PLC包装特性也要求其能应付日常维修。

3.2 PLC技术的应用优势

目前，PLC技术具有以下几点优点：一是利用PLC技术，可更好地满足电力工程和自动化控制要求，从而达到电气工程自动化程度；二是PLC技术可有效地融合信息技术和大数据技术，不断提高科学技术水平，并使PLC技术应用范围不断扩大；三是电气自动化控制过程中应用PLC技术，呈现出逻辑变化特征，通过应用存储逻辑可对电气系统周期不断进行缩短，有利于逐步提升整体系统服务水平PLC技术优势可主要分为以下几个方面[3]。

3.2.1 控制功能

由于PLC技术具有很强控制能力，因此在电力系统中得到广泛应用。PLC技术具有较好抗干扰性，使用简单易用，能够迅速、简便地对各种控制系统进行修改，并满足不同控制需求。PLC技术与常规继电器控制方式相比，在操作中发生故障概率明显降低，提高控制效率，提高整个系统抗干扰能力，确保整个项目的安全性和稳定性。另外，PLC技术还能对系统进行检测，在系统发生故障或故障时，能迅速找到原因，便于工作人员迅速处理。具体控制如下。

一是数字操控。PLC技术是电力工程自动化控制中一项关键技术，其具有数字控制功能，能够在系统发生故障时，迅速地发现问题所在，同时还具有数码控制功能，操作起来非常方便，只需要简单操作，就可自动解决问题，节省大量人力，真正做到自动检查和自动维修，提高工作效率和质量。

二是自动控制。PLC技术在实现自动化方面也扮演着重要角色。由于电力装置一般都比较大，结构比较复杂，所以操作起来比较烦琐，很可能会出现各种各样问题，而传统手工方式不但工作量大，而且发生故障概率也很高，但是利用PLC技术，可实现对设备自动控制，并且在发生故障时，无需人力，由系统自动处理，大大提高自动化控制稳定性。

3.2.2 问题反馈

随着技术发展，PLC技术也在不断发展，其不仅能实现对电子、自动控制功能，而且还能实时对设备状态进行实时反馈，并对设备运行情况进行实时汇报，然后由工作人员根据反馈信息进行调整，及时处理，确保设备正常、平稳运转。

4 PLC技术在电气工程及其自动化控制中的具体应用

4.1 优化控制顺序内容

PLC技术广泛用于电力系统顺序控制，可成为电力系统基本管理与控制。如在火电厂发展中，工作人员利用PLC技术，可对锅炉中残余物和石灰进行清洗。在实施清洗工艺时，可使PLC技术控制能力得到最大程度发挥，体现出报警、监控、逻辑控制等优点，从而使企业整体工作效率和质量得到持续提升。PLC技术主要特点是采用自动控制方式，通过数据输出和输入，保证控制准确性和多样性，从而使整个系统精度得到持续提升。要充分利用PLC技术实际应用价值，必须对自动控制系统进行优化，以使PLC技术在连续控制节能方面优越性得到体现。

4.2 完善开关量控制环节

在使用PLC技术以前，在传统开关控制中，一般都是由电磁力继电器来完成。在传统开关量管理中，其表现出复杂特点，同时由于外部环境影响，在安全性、稳定性等方面往往会受到制约和干扰，无法保证系统总体运行质量和效果。随着时间推移，电力行业发展已经不能真正地适应电力行业发展。PLC技术可在实际应用中得到很好解决，利用PLC技术将信息技术与通信技术、继电器相结合，实现对电力自动化控制。采用PLC技术在开关量管理中应用，有助于逐步优化电力系统自动管理和控制，并能有效地保证整个系统运行质量和效果。

4.3 完善闭环控制环节

PLC技术所具有特性可使闭环控制系统各功能模块得到更好优化，充分利用各自优点，防止出现操作故障，从而有效地保证整个系统安全与稳定。在实际操作中，电力工程及其自动化控制闭环控制流程，往往会依据数据信息经过处理，重新返回到过程初始阶段，从而形成闭环系统。闭环控制程序在执行时，会因系统内部反馈机制而产生一定局限性。为了解决这种问题，采用PLC技术，员工可在生产中采用连续控制方式，提高整个电气工程运行效率，从而提高电力公司经济效益。

4.4 优化集中控制环节

在实施分散、集中控制过程中，采用PLC技术便于采用集中实施控制方式，实现对系统进行统一控制和管理，其中以自动化、电子为主。采用中央控制方式，可实现电力系统高效运行。利用PLC技术可实现对控制因素详细分析，并根据实际情况进行优化和调整。

5 电气工程及其自动化控制中运用PLC技术的相关建议

5.1 增进技术呈现网络化特征

在实施电力系统和自动控制系统时，必须充分认识到网络技术在电力系统中重要作用，从而使PLC技术得到更好运用，提高整个系统使用效率。这主要是由于我国信息技术飞速发展，以数字技术为主要发展方向，在电力工程及自动化控制系统中，采用PLC技术，可充分发挥PLC技术应用优势，同时结合时代发展需求，要求工作人员加大研究力度和创新，可不断提高PLC技术数字化水平。并将PLC技术应用于更广泛行业和领域，以更好地适应不同行业和领域发展需要。

5.2 运行环境的不断优化

要想更好地应用PLC技术，就必须充分发挥PLC技术作用和优点，营造良好操作环境。如在设备周围环境中，要把温度控制在1～45℃，同时要合理地控制环境湿度，一般不超过85%。另外，工作人员要注意观察周围是否存放易燃、易爆和腐蚀性物品。通过对PLC技术不断优化，使整个系统运行更加完善，从而使整个设备运行更加稳定和正常。

5.3 提高系统整体抗干扰能力

电力工程及其自动化在实际运行和发展中，要不断地改善自身安全性，又要减少其他干扰，就必须不断地增强整个电力系统抗干扰性。工作人员在日常工作中，要不断地提升整个电力控制系统抗干扰性能，必须根据现场实际情况，科学地安排接地点，以保证各接点合理分布。要把信号源接地状况进行有效连接，科学地控制屏蔽。在此期间，若有信号源接地，则必须在信号端做好屏蔽。要避免对电网造成干扰，必须合理地控制系统供电位置，有效地干预滤波器介入，合理地配置具有很强屏蔽性能变压器。

5.4 构建完善的应用PLC技术标准操作流程

将PLC技术用于电力工程和自动化控制系统，必须保证PLC技术在电力系统中应用更加规范和连贯性，并成为整个系统重要组成部分，以保证整个系统正常运转。电力公司在发展过程中，为实现自身可持续发展，必须根据实际情况，制订出一套完整应用程序，并建立相应系统，以充分发挥其应用价值，并建立完善应用PLC技术标准和操作流程，从而展现出智能化、信息性特征，并实现统一、规范使用。

5.5 加强PLC技术研究力度

PLC技术是目前国内电力系统自动化发展中较为常用一种自动控制技术，虽然近年来已被广泛应用在行业、领域中，但由于其使用规范尚不健全，使用效果也不尽如人意。因此，在实施PLC技术时，需要制定一套完整应用标准，明确其适用范围和技术规范，以便在实际应用中提供更好应用和维护。因此，要加强PLC技术应用，就必须加强PLC技术研究，将PLC技术与电力工程技术相结合，不断地改进和改进现有技术，消除技术上缺陷，消除潜在安全隐患，并与国外同行进行交流，解目前国内PLC技术标准和开发情况，从而推动国内PLC技术研究和推广。