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PLC在工厂供电自动化系统中的应用探析论文
摘要：随着计算机技术和控制技术的飞速发展， 可编程逻辑控制器 （PLC） 因具有操作简单、功能性强、安全可靠、维护方便等优点， 其应用的范围和领域已经越来越广。本文从现代工厂对供电系统的要求、工业企业的自身发展需要等方面， 简述工厂供电自动化的必要性。探究用PLC来完成工厂供电自动化系统的解决方案， 并对PLC方案的实现作了基本介绍。
关键词：可编程逻辑控制器 （PLC） ； 工厂供电； 自动化；
可编程逻辑控制器 （PLC） 实质上是计算机技术与继电器控制技术相结合的产物， 它的产生解决了传统控制系统内存在的如接线复杂、可靠性不高、能耗较高及灵活性较差等问题。PLC现已广泛应用于工业自动控制系统中， 并在其他领域也得到了广泛的应用， 如电力行业， 并且取得了满意的效果。而对于工厂供电系统尤其是小型工厂供电系统， 若将PLC技术应用于此， 必将提高工厂供电系统自动化水平， 进而推动其向智能化方向发展。
一、PLC技术分析
（一） PLC系统介绍
PLC的工作过程主要有三个阶段， 分别是输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。在输入采样阶段， PLC能够依次扫描输入的所有状态信息和数据， 然后将其存储于输入映像区， 此时输入影响区寄存器被刷新；在程序执行阶段， PLC扫描来自I/O映像区中的数据信息， 对其进行运算、处理， 然后将程序执行结果写入输出映像区的寄存器中；在输出刷新阶段， PLC将输出映像区的内容送到输出锁存器中， 进而驱动用户设备[1]。
（二） PLC系统特点
针对PLC在工厂供电系统中的应用， 其具备以下几方面的优点。 （1） 编程方法简单。PLC配有易于学习和掌握的梯形图语言， 该编程语言的指令和符号的表达方式与传统继电器控制的电气原理图十分接近。便于工程技术人员在原有技术基础上掌握， 因此编程方法简单， 易于掌握[2]。 （2） 控制系统的设计、安装、调试和维修方便。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等部件， 安装接线工作量大为减少。在维修方面， PLC的故障率很低， 且有完善的诊断功能， 一旦PLC外部的输入装置和执行结构发生故障， 可根据提示信息， 迅速查明原因， 排除故障， 维修方便[3]。 （3） 体积小、质量小、功耗低。PLC由于采用半导体集成电路， 因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点， 而且设计结构紧凑， 易于装入机械设备内部， 是实现机电一体化的理想控制设备[4]。
二、PLC在工厂供电自动化系统中的应用
工厂供电自动化系统和变电站自动化具有一定的相似性。变电站自动化系统由五个部分组成：主站、远方终端单元 （RTU） 、线路、远方控制SF6断路器或真空断路器、通信电缆。其中RTU装置位于变电站现场， 可以自动采集各种开关状态量 （遥信） 、模拟量 （遥测） ， 并经专用通道传递到监控中心的主站系统[5]。
（一） 开关量控制
（1） 断路器控制。PLC技术的应用和普及， 使得软继电器逐渐代替了继电元件， 极大地提高了控制系统的可靠性。在PLC控制系统中， 操作人员只需要执行一些非常简单的工作， 比如分闸、合闸等， 系统就会自动根据实际运行状况， 给出正确的操作信号。同时， 在系统出现故障时， 会自动跳闸， 并发出相应的报警信号。而且， PLC控制系统不需要进行复杂的二次接线， 可以有效地降低接线失误率， 大大减少维护检修的工作量[6]。 （2） 备自投控制。备用电源自动投入装置的主要功能是提高供电系统的可靠性， 被广泛应用于大型企业的供电系统中。应用PLC可以实现对备用电源自动投入装置的控制， 可以根据系统的实际情况进行抗干扰， 具有可靠性高、操作简单、接线方便等优点。
（二） RTU的PLC控制
用PLC来实现工厂供电自动化的RTU功能， 能够很好地满足RTU特有的要求。大多数的PLC产品都包含有离散点输入和输出 （点数的多少可以依据应用情况增减） 、模拟采样输入、时钟、通信等功能， 利用这些功能可以方便地实现工厂供电自动化的RTU功能。包括使用PLC的离散输入点来实现遥信、用PLC的离散输出点来实现遥控、用PLC的模拟采样输入来实现遥测、用PLC的通信功能来实现和主机的通信。
（三） 安全回路的PLC控制
在工厂供电系统中， 自动化泵类启动方式主要有以下几种：现有控制箱手动启动、机旁屏手动启动和自动启动。自动状态下， 启动泵时PLC顺控模块按照各个泵的累积运行时间， 确定主备用泵。对于泵类的控制， 一般采用常规控制模式和PLC控制模式两种， 常规控制是PLC系统的补充和完善， 即使PLC系统发生了错误或短暂的故障， 常规控制仍可继续工作， 能够形成一个安全回路， 从而保障泵类的正常工作， 实现工程系统的稳定运行。
三、PLC方案实施
在具体设计时， 包括以下几个步骤：首先， 获取操作点数。确定系统需要进行遥控、遥信、遥测甚至遥调的设备， 统计各信号的具体点数。其次， 确定通信方案。根据工厂供电的规模及分布情况， 确定总体设计方案。最后， PLC选型。根据各处各种操作的点数以及所确定的通信方案， 选择适当型号的PLC来实现自动化功能。由于RTU需接受监控中心的指令， 并上传低压配电环节、开关柜的信息， 所以通信功能是选择PLC的主要考虑因素。由于各开关房、开关柜的操作类型、操作点数往往相差很大， 因此PLC是否具有模块化结构和组态能力， 是否能够灵活、经济地组成输入点、输出点、测量点 （A/D） 、调节点 （D/A） 的规模可变系统， 是选择PLC型号的另一个主要考虑因素。
四、结束语
PLC是以计算机技术为基础的工业自动化控制系统， 具有稳定性高、编程简单易懂、功能齐全、维护简单以及耗能低等特点， 可以广泛应用工厂供电自动化系统工程中。并且， 随着计算机技术和PLC技术的不断发展， PLC系统的功能向着多元化发展， 具有极大的发展空间， 能够满足更多自动化工程的需要， 进而推动社会的进步和发展。
参考文献
[1]陈维聪。PLC在电力供电系统中的应用[J]。职业， 2010， （24） ：130。
[2]万学军。PLC在电力系统自动化工程中的应用分析[J]。电脑知识与技术， 2013， （5） ：1183—1184。
[3]刘现强。基于PLC和触摸屏的船舶电力系统监控装置设[J]。通信电源技术， 2014， 31 （4） ：89—91。
[4]韩英坤。基于PLC与PROFIBUS—DP总线的电力参数监控系统[J]。可编程控制器与工厂自动化， 2009， （6） ：70—71。
[5]孟德华。基于PLC的工厂供电监控及保护措施[J]。黑龙江科技信息， 2012， （12） ：56—56。
[6]胡健。西门子S7—300/400PLC工程应用[M]。北京：北京航空航天大学出版社， 2007。85—86。
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