PLC在工廠供電自動化系統中的應用探析論文

摘要：隨着計算機技術和控制技術的飛速發展， 可編程邏輯控制器 （PLC） 因具有操作簡單、功能性強、安全可靠、維護方便等優點， 其應用的範圍和領域已經越來越廣。本文從現代工廠對供電系統的要求、工業企業的自身發展需要等方面， 簡述工廠供電自動化的必要性。探究用PLC來完成工廠供電自動化系統的解決方案， 並對PLC方案的實現作了基本介紹。

關鍵詞：可編程邏輯控制器 （PLC） ； 工廠供電； 自動化；

可編程邏輯控制器 （PLC） 實質上是計算機技術與繼電器控制技術相結合的產物， 它的產生解決了傳統控制系統內存在的如接線複雜、可靠性不高、能耗較高及靈活性較差等問題。PLC現已廣泛應用於工業自動控制系統中， 並在其他領域也得到了廣泛的應用， 如電力行業， 並且取得了滿意的效果。而對於工廠供電系統尤其是小型工廠供電系統， 若將PLC技術應用於此， 必將提高工廠供電系統自動化水平， 進而推動其向智能化方向發展。

一、PLC技術分析

（一） PLC系統介紹

PLC的工作過程主要有三個階段， 分別是輸入採樣階段、程序執行階段和輸出刷新階段。在輸入採樣階段， PLC能夠依次掃描輸入的所有狀態信息和數據， 然後將其存儲於輸入映像區， 此時輸入影響區寄存器被刷新；在程序執行階段， PLC掃描來自I/O映像區中的數據信息， 對其進行運算、處理， 然後將程序執行結果寫入輸出映像區的寄存器中；在輸出刷新階段， PLC將輸出映像區的內容送到輸出鎖存器中， 進而驅動用戶設備[1]。

（二） PLC系統特點

針對PLC在工廠供電系統中的應用， 其具備以下幾方面的優點。 （1） 編程方法簡單。PLC配有易於學習和掌握的梯形圖語言， 該編程語言的指令和符號的表達方式與傳統繼電器控制的電氣原理圖十分接近。便於工程技術人員在原有技術基礎上掌握， 因此編程方法簡單， 易於掌握[2]。 （2） 控制系統的設計、安裝、調試和維修方便。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等部件， 安裝接線工作量大爲減少。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行結構發生故障， 可根據提示信息， 迅速查明原因， 排除故障， 維修方便[3]。 （3） 體積小、質量小、功耗低。PLC由於採用半導體集成電路， 因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點， 而且設計結構緊湊， 易於裝入機械設備內部， 是實現機電一體化的理想控制設備[4]。

二、PLC在工廠供電自動化系統中的應用

工廠供電自動化系統和變電站自動化具有一定的相似性。變電站自動化系統由五個部分組成：主站、遠方終端單元 （RTU） 、線路、遠方控制SF6斷路器或真空斷路器、通信電纜。其中RTU裝置位於變電站現場， 可以自動採集各種開關狀態量 （遙信） 、模擬量 （遙測） ， 並經專用通道傳遞到監控中心的主站系統[5]。

（一） 開關量控制

（1） 斷路器控制。PLC技術的應用和普及， 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的可靠性。在PLC控制系統中， 操作人員只需要執行一些非常簡單的工作， 比如分閘、合閘等， 系統就會自動根據實際運行狀況， 給出正確的操作信號。同時， 在系統出現故障時， 會自動跳閘， 併發出相應的報警信號。而且， PLC控制系統不需要進行復雜的二次接線， 可以有效地降低接線失誤率， 大大減少維護檢修的工作量[6]。 （2） 備自投控制。備用電源自動投入裝置的主要功能是提高供電系統的可靠性， 被廣泛應用於大型企業的供電系統中。應用PLC可以實現對備用電源自動投入裝置的控制， 可以根據系統的實際情況進行抗干擾， 具有可靠性高、操作簡單、接線方便等優點。

（二） RTU的PLC控制

用PLC來實現工廠供電自動化的RTU功能， 能夠很好地滿足RTU特有的要求。大多數的PLC產品都包含有離散點輸入和輸出 （點數的多少可以依據應用情況增減） 、模擬採樣輸入、時鐘、通信等功能， 利用這些功能可以方便地實現工廠供電自動化的RTU功能。包括使用PLC的離散輸入點來實現遙信、用PLC的離散輸出點來實現遙控、用PLC的模擬採樣輸入來實現遙測、用PLC的通信功能來實現和主機的通信。

（三） 安全迴路的PLC控制

在工廠供電系統中， 自動化泵類啓動方式主要有以下幾種：現有控制箱手動啓動、機旁屏手動啓動和自動啓動。自動狀態下， 啓動泵時PLC順控模塊按照各個泵的累積運行時間， 確定主備用泵。對於泵類的控制， 一般採用常規控制模式和PLC控制模式兩種， 常規控制是PLC系統的補充和完善， 即使PLC系統發生了錯誤或短暫的故障， 常規控制仍可繼續工作， 能夠形成一個安全迴路， 從而保障泵類的正常工作， 實現工程系統的穩定運行。

三、PLC方案實施

在具體設計時， 包括以下幾個步驟：首先， 獲取操作點數。確定系統需要進行遙控、遙信、遙測甚至遙調的設備， 統計各信號的具體點數。其次， 確定通信方案。根據工廠供電的規模及分佈情況， 確定總體設計方案。最後， PLC選型。根據各處各種操作的`點數以及所確定的通信方案， 選擇適當型號的PLC來實現自動化功能。由於RTU需接受監控中心的指令， 並上傳低壓配電環節、開關櫃的信息， 所以通信功能是選擇PLC的主要考慮因素。由於各開關房、開關櫃的操作類型、操作點數往往相差很大， 因此PLC是否具有模塊化結構和組態能力， 是否能夠靈活、經濟地組成輸入點、輸出點、測量點 （A/D） 、調節點 （D/A） 的規模可變系統， 是選擇PLC型號的另一個主要考慮因素。

四、結束語

PLC是以計算機技術爲基礎的工業自動化控制系統， 具有穩定性高、編程簡單易懂、功能齊全、維護簡單以及耗能低等特點， 可以廣泛應用工廠供電自動化系統工程中。並且， 隨着計算機技術和PLC技術的不斷髮展， PLC系統的功能向着多元化發展， 具有極大的發展空間， 能夠滿足更多自動化工程的需要， 進而推動社會的進步和發展。

參考文獻

[1]陳維聰。PLC在電力供電系統中的應用[J]。職業， 2010， （24） ：130。

[2]萬學軍。PLC在電力系統自動化工程中的應用分析[J]。電腦知識與技術， 2013， （5） ：1183—1184。

[3]劉現強。基於PLC和觸摸屏的船舶電力系統監控裝置設[J]。通信電源技術， 2014， 31 （4） ：89—91。

[4]韓英坤。基於PLC與PROFIBUS—DP總線的電力參數監控系統[J]。可編程控制器與工廠自動化， 2009， （6） ：70—71。

[5]孟德華。基於PLC的工廠供電監控及保護措施[J]。黑龍江科技信息， 2012， （12） ：56—56。

[6]胡健。西門子S7—300/400PLC工程應用[M]。北京：北京航空航天大學出版社， 2007。85—86。