PLC在工廠供電自動化系統中的應用探析論文
摘要：隨著計算機技術和控制技術的飛速發展， 可程式設計邏輯控制器 （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：可程式設計邏輯控制器 （PLC） ； 工廠供電； 自動化；
可程式設計邏輯控制器 （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記憶體在的如接線複雜、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， 進而推動其向智慧化方向發展。
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， 分別是輸入取樣階段、程式執行階段和輸出重新整理階段。在輸入取樣階段， PLC能夠依次掃描輸入的所有狀態資訊和資料， 然後將其儲存於輸入映像區， 此時輸入影響區暫存器被重新整理；在程式執行階段， PLC掃描來自I/O映像區中的資料資訊， 對其進行運算、處理， 然後將程式執行結果寫入輸出映像區的暫存器中；在輸出重新整理階段， PLC將輸出映像區的內容送到輸出鎖存器中， 進而驅動使用者裝置[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） 程式設計方法簡單。PLC配有易於學習和掌握的梯形圖語言， 該程式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， 因此程式設計方法簡單， 易於掌握[2]。 （2） 控制系統的設計、安裝、除錯和維修方便。PLC用軟體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行結構發生故障， 可根據提示資訊， 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由於採用半導體積體電路， 因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點， 而且設計結構緊湊， 易於裝入機械裝置內部， 是實現機電一體化的理想控制裝置[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、通訊電纜。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執行狀況， 給出正確的操作訊號。同時， 在系統出現故障時， 會自動跳閘， 併發出相應的`報警訊號。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） 、模擬取樣輸入、時鐘、通訊等功能， 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的模擬取樣輸入來實現遙測、用PLC的通訊功能來實現和主機的通訊。
（三） 安全迴路的PLC控制
在工廠供電系統中， 自動化泵類啟動方式主要有以下幾種：現有控制箱手動啟動、機旁屏手動啟動和自動啟動。自動狀態下， 啟動泵時PLC順控模組按照各個泵的累積執行時間， 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執行。
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、遙測甚至遙調的裝置， 統計各訊號的具體點數。其次， 確定通訊方案。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訊方案， 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、開關櫃的資訊， 所以通訊功能是選擇PLC的主要考慮因素。由於各開關房、開關櫃的操作型別、操作點數往往相差很大， 因此PLC是否具有模組化結構和組態能力， 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是以計算機技術為基礎的工業自動化控制系統， 具有穩定性高、程式設計簡單易懂、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， 隨著計算機技術和PLC技術的不斷髮展， PLC系統的功能向著多元化發展， 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
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