PLC在繼電器自動化控制中的應(yīng)用,電氣工程論文

PLC在繼電器自動化控制中的應(yīng)用,電氣工程論文內(nèi)容摘要：PLC技術(shù)有著靈敏性的特點，各領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用，借助PLC技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的順序、系統(tǒng)開關(guān)量以及閉環(huán)系統(tǒng)等方面的自動化控制，提升系統(tǒng)的運作效率。筆者通過測試比照的方式，分別比照PLC控制和DCS控制形式下，繼電器自動化控制的實際情況。仿真結(jié)果表示清楚，PLC有著很好的兼容性，能夠兼容不同的系統(tǒng)，響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)速度快，穩(wěn)態(tài)誤差接近0，精度超高。本文關(guān)鍵詞語：PLC;繼電器;自動化控制;電氣設(shè)備對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行起到關(guān)鍵性的作用，作為電力系統(tǒng)的運輸載體，提升電氣設(shè)備的運行效率和穩(wěn)定性，才能實現(xiàn)電力的持續(xù)供應(yīng)。常見的電力設(shè)備包括變壓器、繼電器、發(fā)電機、電力線路等，這些設(shè)備的運行情況能否良好，決定著電力系統(tǒng)能否高效穩(wěn)定[1]。我們國家在20世紀80年代逐步引入DCS，實現(xiàn)對繼電器的自動化控制。20世紀90年代，隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，DCS開場廣泛應(yīng)用到輸配電力設(shè)備控制領(lǐng)域。隨著科技的進步，PLC技術(shù)被逐步應(yīng)用在電氣設(shè)備領(lǐng)域，并開場動搖DCS的地位。PLC是一種能夠編輯的控制器，有著微小、靈敏的特點，是系統(tǒng)的大腦和核心[2]。PLC技術(shù)實現(xiàn)了計算機技術(shù)、控制技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，實現(xiàn)了電氣設(shè)備的智能化控制。通過比照PLC和DCS發(fā)現(xiàn)，PLC技術(shù)的兼容性更好，能夠保證繼電器控制的穩(wěn)定性，逐步成為電氣設(shè)備的主流控制技術(shù)。1PLC技術(shù)概述PLC又稱可編程邏輯控制器，屬于一種具備編程功能的存儲器，能夠在其內(nèi)部進行程序的存儲，根據(jù)一定的邏輯運算，實現(xiàn)各種指令。例如，通過數(shù)字輸入/輸出的方式，進行設(shè)備的控制。PLC類似于一個小型的計算機，有著類似的硬件構(gòu)造，由CPU、顯示面板、I/O板、內(nèi)存和電源等構(gòu)件組成。PLC的優(yōu)勢特別明顯。首先，方便快速。通過簡單的編程，即可實現(xiàn)對設(shè)備的控制。PLC有著簡明的編程語言，可在線進行程序的編輯和修改，不用更換硬件。其次，功能全面，性價比高。PLC麻雀雖小，但功能非常全面，內(nèi)部有很多的編程元件，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜化的指令控制，借助互聯(lián)網(wǎng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理、分散控制。最后，安裝調(diào)試簡單且有著不錯的兼容性。PLC的程序控制功能能夠代替很多的部件，例如計數(shù)器、時間繼電器等，大幅度減少安裝的工作量[3]。PLC的兼容性能夠更好地應(yīng)用到很多控制領(lǐng)域。2PLC技術(shù)在繼電器自動化控制中的應(yīng)用2.1系統(tǒng)順序控制PLC技術(shù)通過連接繼電器控制元素實現(xiàn)對繼電器的自動化控制，PLC構(gòu)成圖如此圖1所示。借助PLC，將繼電器控制端連接，通過對PLC的編程，輸入控制指令，進而實現(xiàn)對繼電器的自動化控制。圖1PLC構(gòu)成圖2.2開關(guān)量控制為了提升繼電器的控制效率，降低控制失敗的概率，需要優(yōu)化繼電器的控制操作，提升自動化控制的質(zhì)量，能夠通過PLC技術(shù)實現(xiàn)對開關(guān)量的控制，例如，PLC開關(guān)值控制技術(shù)。借助PLC開關(guān)值控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)集中控制，提升控制系統(tǒng)的效率。2.3閉環(huán)系統(tǒng)控制以往關(guān)于自動控制，主要采取泵馬達的控制方式。實際操作經(jīng)過中，需要借助泵的操作，進行控制狀態(tài)和形式的選擇[4]。PLC技術(shù)能夠在閉環(huán)系統(tǒng)中進行控制，一方面保證系統(tǒng)控制的安全性，另一方面也提升了系統(tǒng)控制的可靠性。3繼電器應(yīng)用PLC技術(shù)分析為了更好地驗證PLC技術(shù)在繼電器控制中的應(yīng)用效果，將LRD熱繼電器作為研究的對象，分析PLC的系統(tǒng)控制，并通過比照的方式，比照DCSLRD熱繼電器自動化控制效果。測試經(jīng)過采取MATLAB/SIMULINK的仿真分析方式。3.1LRD熱繼電器實驗經(jīng)過中，選擇一款市場在售的LRD熱繼電器，如選擇繼電器額定電壓為690V，額定絕緣電壓為1000V，脫扣等級10A，用螺釘夾連接端子，設(shè)置開場、停止、復(fù)位按鈕，TH防護處理，保證其能夠應(yīng)用到濕熱環(huán)境，正常工作環(huán)境溫度為-20℃～55℃，補償環(huán)境溫度為-20℃～70℃。3.2PLC選型由于PLC存在很多的類型，選擇適宜的類型非常重要，考慮到兼容性的要求，適宜的PLC才能具備良好的兼容性，才能保證繼電器設(shè)備的控制效率和質(zhì)量[5]。關(guān)于PLC選型工作，需要關(guān)注的內(nèi)容包括：根據(jù)繼電器設(shè)備控制的要求，進行PLC型號和廠家的選擇；PLC的I/O點數(shù)量需要等于或者大于控制設(shè)備所需的數(shù)量；結(jié)合用戶程序、系統(tǒng)程序、邏輯變量等信息大小，保證PLC存儲器大于這些信息大小；結(jié)合設(shè)備連接的要求，選擇適宜的輸入輸出模塊；根據(jù)設(shè)備的不同類型，考慮控制系統(tǒng)的兼容性；根據(jù)資金預(yù)算情況，從經(jīng)濟角度出發(fā)，選擇適宜的PLC。根據(jù)上面提到的繼電器型號，選擇MX-100PLC，尺寸為128mm107mm40mm，額定電壓DC18V～36V，功耗5V/0.55A，絕緣阻抗5M以上〔DC500V〕，所有外部端子與地之間抗干擾性，峰值為2000Vp-p，頻率為5kHz，數(shù)字量輸入點數(shù)為12，數(shù)字量輸出點數(shù)為12，模擬量輸入點數(shù)為4，模擬量輸出點數(shù)為2。3.3仿真控制模型基于PLC技術(shù)，針對繼電器自動化控制，采取模糊PID控制的方式，仿真控制模型如此圖2所示。圖2仿真控制模型3.4PLC兼容性分析傳統(tǒng)電氣自動化控制，主要采取DCS的控制方式，但是這種控制方式由于兼容性問題，無法實現(xiàn)不同系統(tǒng)的兼容，因而，增加了電氣設(shè)備的控制難度[6]。使用PLC對繼電器進行自動化控制，由于PLC的兼容性好，能夠獲得更好的控制效果。針對PLC系統(tǒng)做兼容性測試，通過兼容性測試，發(fā)現(xiàn)其在具備常規(guī)裝機必備軟件Windows2000、WindowsXP、WIN7、WIN10、服務(wù)端、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器時都能正常運行，而且閱讀器INetscape、Firefox、Maxthon也能正常運行。由此能夠得出，即使是在不同系統(tǒng)之中，PLC也有著不錯的兼容性，沒有出現(xiàn)傳統(tǒng)DCS控制無法兼容的狀況，能夠表示清楚PLC系統(tǒng)應(yīng)用的可能性。3.5可靠性測試不管是什么系統(tǒng)，PLC均有著不錯的系統(tǒng)兼容性，但是應(yīng)用PLC能否能夠保證自動化控制的效率和質(zhì)量，能否實現(xiàn)高效控制，需要對其采取可靠性測試。將其與DCS比照，經(jīng)過5次測試，取平均值，華而不實PLC的響應(yīng)時間、調(diào)節(jié)時間以及穩(wěn)定性誤差分別為0.322s、0.132s、0.0005。而DCS也經(jīng)過5次測試，取平均值，其響應(yīng)時間、調(diào)節(jié)時間以及穩(wěn)定性誤差分別為0.494s、0.222s、0.0014，由此能夠看出PLC可靠性要更好。1〕響應(yīng)速度測試。通過比照測試的方式，分別測試DCS控制和PLC控制下繼電器的響應(yīng)速度，同樣的電流環(huán)境下，選擇690V直流電壓分別進行25組測試，比照不同控制形式下繼電器的響應(yīng)時間，以此確定不同控制形式下的控制響應(yīng)速度[7]。通過響應(yīng)速度測試比照得出，DCS控制形式下和PLC控制形式下，繼電器有著不同的控制響應(yīng)時間。比照兩種數(shù)據(jù)，不難看出，DCS控制形式下，繼電器響應(yīng)時間保持在0.46s～0.52s;PLC控制形式下，響應(yīng)時間保持在0.31s～0.36s。從響應(yīng)時間來看，PLC控制形式愈加具有優(yōu)勢，響應(yīng)速度更快。2〕調(diào)節(jié)速度測試。比照控制響應(yīng)速度之后，比照兩種形式下的調(diào)節(jié)速度[8]。一樣的初始值之下，每0.2s作為一個采樣周期，通過不同的控制方式，對繼電器進行調(diào)節(jié)，進而獲得調(diào)節(jié)速度數(shù)據(jù)。通過調(diào)節(jié)速度測試比照能夠得出不同形式下的不同調(diào)節(jié)速度。采取PLC控制形式，調(diào)節(jié)時間最高不超過0.15s，采取DCS控制形式，調(diào)節(jié)時間最低值為0.21s，能夠看出兩者的差距。比照調(diào)節(jié)時間數(shù)據(jù)，能夠得到，PLC控制形式調(diào)節(jié)速度更快，能夠在短時間內(nèi)完成故障處理。3〕穩(wěn)態(tài)誤差測試。穩(wěn)態(tài)誤差無需考慮時間對數(shù)據(jù)誤差的影響，保證兼顧設(shè)備各項性能指標(biāo)的前提之下，盡可能地縮小某個限制值[9]。例如，選擇一樣的初始值，分別采取DCS控制和PLC控制，分析兩者的穩(wěn)態(tài)誤差，經(jīng)過測試，比照兩者的誤差數(shù)據(jù)，能夠發(fā)現(xiàn)PLC控制形式下，穩(wěn)態(tài)誤差愈加接近0,DCS控制形式下則有更高層次的誤差。講明PLC控制形式的誤差更小。綜上所述，在PLC控制繼電器形式下，無論是響應(yīng)速度還是調(diào)節(jié)速度，均有著明顯的優(yōu)勢，且該形式下，穩(wěn)態(tài)誤差比擬小，低于0.001，講明該形式的穩(wěn)定性和可靠性較高。4〕精度測試。完成對可靠性的分析之后，需要進一步比照分析兩種形式下的控制精度，需要通過測試的方式，證明PLC控制形式相較于DCS控制形式，有著更高層次的控制精度[10]。通過測試的方式，首先，對繼電器進行信號的劃分，能夠?qū)⑵浞譃?000個數(shù)據(jù)段，明確非零點特征值、相應(yīng)特征量等數(shù)據(jù)指標(biāo)，假如電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，使用兩種控制形式，對故障進行診斷。通過比照，能夠看出PLC控制形式有著更高層次的精度。4結(jié)束語綜上所述，傳統(tǒng)的電氣自動化控制形式為DCS控制，存在著兼容性差的問題。隨著科技的發(fā)展進步，PLC技術(shù)通過模糊PID算法的方式，能實現(xiàn)對繼電器設(shè)備的自動化控制，有著不錯的控制效果。筆者通過測試比照的方式，分別比照PLC控制形式和DCS控制形式下，繼電器自動化控制的實際情況。PLC有著很好的兼容性，能夠兼容不同的系統(tǒng)，響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)速度快、穩(wěn)態(tài)誤差接近0且精度超高。文中的數(shù)據(jù)比照和測試，建立在理想形式之上，碰到復(fù)雜的實際情況，可能存在一些差異。因而，需要對測試形式加以優(yōu)化，保證測試效果的真實性。以下為參考文獻[1]賈耀曾,胡燁.PLC定時器和輔助繼電器在自動化生產(chǎn)線控制中的應(yīng)用[J].漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2021,17(5):59-61+65.[2]李世發(fā).PLC在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]信息通信，2018(4):176-177.[3]劉劍威.PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用[J]科技資訊,2020(22):142.[4]杜斌,馬曉輝,楊威,等.論PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用[J].電子世界,2021(9):143-144.[5]陳良,聶曉靜.論PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)朋[J]中國科技期刊數(shù)據(jù)庫(紋版)工程技術(shù),2021(12):274.[6]言伯燕.PLC在電氣自動化控制中的應(yīng)用研究[J].科技與創(chuàng)新,2021(20):140-1