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【摘 要】本文从电气自动化工程控制系统的现状出发，针对电气自动化设备中PLC控制系统的应用进行详细探究，并阐述了电气自动化工程控制系统的发展趋势。
【关键词】电气；自动化设备；PLC；控制系统
引言
为了提高企业的生产技术和量产规模，许多电气自动化设备广泛地投入使用，以提升自动化程度和改善调度控制。但电气自动化设备的全面应运还有许多亟待解决的难题，特别是PLC控制系统的应用实际经验。
一、电气自动化工程控制系统的现状
1、电气自动化工程控制系统信息集成化
信息技术运用到电气自动化工程控制系统的表现在于：一方面使得企业在管理层面上可以延伸到纵深方面。通过使用特定的浏览器，企业管理部门可以对企业内的财务核算、人力资源等数据及时进行存取，也能够对生产过程进行有效的监督控制，从而掌握企业生产过程的第一手信息资料。另一方面可以将电气自动化设备与机器在信息技术层面上进行横向拓展。随着微电子处理器技术的推广应用，使得设备之间进行统一的运用变得容易起来。
2、当前的标准语言规范
电气自动化工程的发展已经衍变为人机界面，PC系统由于其灵活控制的性质及易集成的特性，已经被越来越多的用户接受并使用，因此WindowsNT和IE成为了电气自动化工程控制系统的标准语言规范，这样使得电气自动化工程控制系统设备的维修处理更加方便容易。
3、电气自动化工程分布式控制系统
随着DCS系统在企业中的实际应用越来越广泛，其自身暴露的缺点也越来越多。由于DCS系统为模拟数字混合体系，仍然使用模拟的传统仪表作为系统的仪表装置，导致系统可靠性低，而且维修困难。系统的生产商家没有商议制定统一的标准，导致系统互换性低，而且价格昂贵。
4、控制系统采用集中监控方式
电气自动化工程控制系统如果采用集中控制的方式，就需要在一个处理器内进行所有的功能，这样导致处理速度非常缓慢，使得整套系统的运行速度也会减慢。而如果把所有的自动化设备都进行监控，也会由于监控对象的数量庞大，使得主机空间变小，与此同时电缆数量却需要增加，增加了系统的投资成本的同时，还会影响控制系统的可靠性。而且，集中监控方式采用的是硬接线，在进行接线的时候会非常复杂，维修查线的时候会更加困难，使得维修难度大大增加[1]。
二、电气自动化设备中PLC控制系统的应用探究
1、PLC功能
数据采集和顺序控制是PLC控制系统功能不可缺乏的两大部分，也是自动化和工艺过程控制的重要部分。数据采集功能可使操作者及时掌握单元操作的情况。数据形式包括曲线、文本、图形等。通过各种形式的整合和处理，这些信息被实时转换成工艺操作所需的相关模拟信号，可以通过对应的液晶显示屏了解信息处理情况。顺序控制功能，即在PLC控制系统的控制下，按预设所编定的程序进行加工。如果一个正在执行的操作产生故障，为确保自动控制系统的安全，PLC将立即发送出有关中断运行的信号，控制自动生产过程中断运行，并在确保安全的条件下，实现自动化报警控制。所有被中断的程序信息，其原因将被显示在控制室的屏幕上。
2、PLC系统硬件设计及工作原理
以化工厂PLC控制自动生产苯氨为例。根据系统要求，在实际生产过程中要设定“手动”和“自动”两种控制方式。当选择“手动”方式，操作员必须手动控制电路和相应的电磁阀。当选择“自动”模式，程序将按照规定的操作顺序和时间顺序严格地执行，先“下料”，然后“输送”，如此周而复始地自动运行。PLC控制自动生产苯氨流程如图1所示。
生产程序自动运行，直到操作员发出“停止”命令或检测到错误（故障）信号才停止。苯氨生产系统（如图2所示）为了实现排气系统与整体同时启动，要求EV1和EV5同时通电，EV2与EV3同时通电。同时，为了实现整个过程自动化的集中管理，在附近或远程都可操控苯氨的自动化生产，需要在工艺设置中加入更多的“O”和“I”两种操作模式。
3、PLC控制系统的软件设计
在PLC控制系统中，软件程序一般可分为两种，即基本程序和模块化程序。基本程序可以作为一个独立的程序运行某道工序或动作，也可以作为一个组合控制系统下的子模块，是很简单的过程控制程序。为了减少内存占用率，减少PLC程序的编写量，可采用模块化编程法。企业需通过确定PLC系统每个过程的属性和控制指标，检验程序的细节，以确定更准确的指令结果。这涉及到PLC自动控制系统的编程逻辑性与严密性[2]。
4、PLC控制系统硬件抗干扰设计
4.1 交流电源产生干扰的消除或减弱抗干扰措施
用于执行功率控制的系统应使用专用线接到主总线供电的低压配电室，长度越短越好；尽量采用具有滤除谐波功能的调节装置，可以大大提高PLC的电源系统的可靠性；使用隔离变压器内部调节装置、吸收装置等，可以极大地抑制电网引入谐波所造成的干扰。另外，应更多地采用双绞线的电源线，截面积通常为2.5mm2，不用扭曲的螺旋线，以尽量减少外部干扰，这样能有效切断电源所造成信号干扰。
4.2 敷设电缆和接线抗干扰设计
电力电缆辐射会产生强烈的电磁干扰，为了减少电磁干扰，可以用钢带铠装电力电缆。在电缆敷设，过程中，应考虑隔离屏蔽措施，以减少相互之间的干扰。在实际工程中，应将信号电缆与电源电缆平行敷设，并留下合理的抗干扰距离。信号电缆埋设时应考虑以下问题：不同的电压或电流信号电缆应保持一定距离；PLC控制系统的模拟信号和数字信号应避免使用相同的单芯电缆，绝对不能将信号电缆和电源电缆集装于同一个线槽中；要使用完整的信号电缆，防止电缆分支；信号电缆的敷设应尽可能使用镀锌金属管屏蔽接头。
4.3 地面PLC控制系统的抗干扰设计 4.3.1 要有可靠的运行性和作业者安全性。应抑制和消除或减少不必要的外在干扰信号源，系统地确保同一地电位。
4.3.2 直接、有效的接地。PLC控制系统要采用不同的中心点独立地接地。
4.3.3 不接地信号源的浮动屏蔽系统应于PLC侧直接连接到地。
4.3.4 信号线要完整使用，严禁中间出现支线。
三、电气自动化工程控制系统的发展趋势
1、电气自动化工程控制系统的创新政策
我国在电气自动化工程的长期发展规划中指出，面对逐渐开放的外部环境，电气自动化工程控制系统的创新能力必须不断提升，创新集成能力及重新创造能力必须不断增强。企业需要对产品的技术创新不断发展，对于电气自动化工程的研究不断深化，使得电气自动化工程的有更宽广的创新空间。在电气自动化行业中，要确立创新技术的主导地位，为其提供良好的政策环境与体系，使得国家的重大科技研究项目能够快速实行。电气自动化工程行业要将科技创新进行到底，打开市场局面，提升创新能力。
2、电气自动化工程系统统一化
要将电气自动化工程系统实现周期设计、开机调试、维护运行等的统一化，使得产品从设计到完工过程的时间与资金大量缩短。在电气自动化工程企业中实现统一化管理，使得产品能够满足客户的要求，从运行系统中将开发系统彻底独立出来。电气自动化工程控制系统，就是能够将电气自动化系统成功的进行通用化。电气自动化工程网络构成的功能就是要保障电气自动化工程设施、计算机等在企业监管体系中能够畅通的进行通讯数据传输。在实行网络的体系中，无论是使用通讯系统中的以太网还是使用现场总线，都需要保持控制元件与办公室之间能够通讯畅通[3]。
3、电气自动化工程控制系统接口标准化
由于微软公司的技术标准，可以将工程的时间与成本有效的缩短，使得电气自动化系统中的资源数据能够与办公室系统进行共享交换。由于电气自动化系统的策划方案十分重要，所以当企业连接相关系统时，需要使用WindowsXP操作系统，而办公室通讯使用标准IP系统，通过PC系统来建立管理系统与自动化控制系统之间的接口。这样的程序标准化接口使得数据可以直接在厂家之间进行交换，解决通讯困难的问题。
4、电气自动化工程需要专业技术人才
在安装和设计电气自动化工程系统时，往往忽视了对相关人员的专业培训。电气自动化系统的安装过程中，就需要工作人员熟悉其安装流程，所以需要对以后的操作人员进行培训，加深他们对系统的认知。这样可以让操作人员了解系统的安装方式，对于一些运行中出现的问题也可以独立处理。电气自动化企业在培训员工的过程中，要着重培养他们的操作技术，使得操作人员对于系统的硬件配备知识能够熟练掌握，能够熟练操作系统和维修保养系统。另外，需要企业积极吸收引进创新型人才，建立健全创新机制；政府增加对企业的扶持与指导，鼓励企业创新行为。
结束语
安全化、自动化、批量化工业生产，对电气自动控制、参数检测等方面提出了更高的要求。随着工业自动化技术的推进，PLC在电气自动化控制系统中的应用将越来越广泛。
参考文献：
[1]孙丽，祁士勇.PLC控制系统在电气设备中的设计与应用[J].山西青年，2013（04）：134-135.
[2]张颖.浅议PLC控制系统在电气设备中的设计与应用[J].科技资讯，2013（11）：5-6.
[3]胡蓉，王海珠，鲁庆东.PLC控制系统在电气设备中的应用探究[J].电子制作，2013（13）：29.
【关键词】电气；自动化设备；PLC；控制系统
引言
为了提高企业的生产技术和量产规模，许多电气自动化设备广泛地投入使用，以提升自动化程度和改善调度控制。但电气自动化设备的全面应运还有许多亟待解决的难题，特别是PLC控制系统的应用实际经验。
一、电气自动化工程控制系统的现状
1、电气自动化工程控制系统信息集成化
信息技术运用到电气自动化工程控制系统的表现在于：一方面使得企业在管理层面上可以延伸到纵深方面。通过使用特定的浏览器，企业管理部门可以对企业内的财务核算、人力资源等数据及时进行存取，也能够对生产过程进行有效的监督控制，从而掌握企业生产过程的第一手信息资料。另一方面可以将电气自动化设备与机器在信息技术层面上进行横向拓展。随着微电子处理器技术的推广应用，使得设备之间进行统一的运用变得容易起来。
2、当前的标准语言规范
电气自动化工程的发展已经衍变为人机界面，PC系统由于其灵活控制的性质及易集成的特性，已经被越来越多的用户接受并使用，因此WindowsNT和IE成为了电气自动化工程控制系统的标准语言规范，这样使得电气自动化工程控制系统设备的维修处理更加方便容易。
3、电气自动化工程分布式控制系统
随着DCS系统在企业中的实际应用越来越广泛，其自身暴露的缺点也越来越多。由于DCS系统为模拟数字混合体系，仍然使用模拟的传统仪表作为系统的仪表装置，导致系统可靠性低，而且维修困难。系统的生产商家没有商议制定统一的标准，导致系统互换性低，而且价格昂贵。
4、控制系统采用集中监控方式
电气自动化工程控制系统如果采用集中控制的方式，就需要在一个处理器内进行所有的功能，这样导致处理速度非常缓慢，使得整套系统的运行速度也会减慢。而如果把所有的自动化设备都进行监控，也会由于监控对象的数量庞大，使得主机空间变小，与此同时电缆数量却需要增加，增加了系统的投资成本的同时，还会影响控制系统的可靠性。而且，集中监控方式采用的是硬接线，在进行接线的时候会非常复杂，维修查线的时候会更加困难，使得维修难度大大增加[1]。
二、电气自动化设备中PLC控制系统的应用探究
1、PLC功能
数据采集和顺序控制是PLC控制系统功能不可缺乏的两大部分，也是自动化和工艺过程控制的重要部分。数据采集功能可使操作者及时掌握单元操作的情况。数据形式包括曲线、文本、图形等。通过各种形式的整合和处理，这些信息被实时转换成工艺操作所需的相关模拟信号，可以通过对应的液晶显示屏了解信息处理情况。顺序控制功能，即在PLC控制系统的控制下，按预设所编定的程序进行加工。如果一个正在执行的操作产生故障，为确保自动控制系统的安全，PLC将立即发送出有关中断运行的信号，控制自动生产过程中断运行，并在确保安全的条件下，实现自动化报警控制。所有被中断的程序信息，其原因将被显示在控制室的屏幕上。
2、PLC系统硬件设计及工作原理
以化工厂PLC控制自动生产苯氨为例。根据系统要求，在实际生产过程中要设定“手动”和“自动”两种控制方式。当选择“手动”方式，操作员必须手动控制电路和相应的电磁阀。当选择“自动”模式，程序将按照规定的操作顺序和时间顺序严格地执行，先“下料”，然后“输送”，如此周而复始地自动运行。PLC控制自动生产苯氨流程如图1所示。
生产程序自动运行，直到操作员发出“停止”命令或检测到错误（故障）信号才停止。苯氨生产系统（如图2所示）为了实现排气系统与整体同时启动，要求EV1和EV5同时通电，EV2与EV3同时通电。同时，为了实现整个过程自动化的集中管理，在附近或远程都可操控苯氨的自动化生产，需要在工艺设置中加入更多的“O”和“I”两种操作模式。
3、PLC控制系统的软件设计
在PLC控制系统中，软件程序一般可分为两种，即基本程序和模块化程序。基本程序可以作为一个独立的程序运行某道工序或动作，也可以作为一个组合控制系统下的子模块，是很简单的过程控制程序。为了减少内存占用率，减少PLC程序的编写量，可采用模块化编程法。企业需通过确定PLC系统每个过程的属性和控制指标，检验程序的细节，以确定更准确的指令结果。这涉及到PLC自动控制系统的编程逻辑性与严密性[2]。
4、PLC控制系统硬件抗干扰设计
4.1 交流电源产生干扰的消除或减弱抗干扰措施
用于执行功率控制的系统应使用专用线接到主总线供电的低压配电室，长度越短越好；尽量采用具有滤除谐波功能的调节装置，可以大大提高PLC的电源系统的可靠性；使用隔离变压器内部调节装置、吸收装置等，可以极大地抑制电网引入谐波所造成的干扰。另外，应更多地采用双绞线的电源线，截面积通常为2.5mm2，不用扭曲的螺旋线，以尽量减少外部干扰，这样能有效切断电源所造成信号干扰。
4.2 敷设电缆和接线抗干扰设计
电力电缆辐射会产生强烈的电磁干扰，为了减少电磁干扰，可以用钢带铠装电力电缆。在电缆敷设，过程中，应考虑隔离屏蔽措施，以减少相互之间的干扰。在实际工程中，应将信号电缆与电源电缆平行敷设，并留下合理的抗干扰距离。信号电缆埋设时应考虑以下问题：不同的电压或电流信号电缆应保持一定距离；PLC控制系统的模拟信号和数字信号应避免使用相同的单芯电缆，绝对不能将信号电缆和电源电缆集装于同一个线槽中；要使用完整的信号电缆，防止电缆分支；信号电缆的敷设应尽可能使用镀锌金属管屏蔽接头。
4.3 地面PLC控制系统的抗干扰设计 4.3.1 要有可靠的运行性和作业者安全性。应抑制和消除或减少不必要的外在干扰信号源，系统地确保同一地电位。
4.3.2 直接、有效的接地。PLC控制系统要采用不同的中心点独立地接地。
4.3.3 不接地信号源的浮动屏蔽系统应于PLC侧直接连接到地。
4.3.4 信号线要完整使用，严禁中间出现支线。
三、电气自动化工程控制系统的发展趋势
1、电气自动化工程控制系统的创新政策
我国在电气自动化工程的长期发展规划中指出，面对逐渐开放的外部环境，电气自动化工程控制系统的创新能力必须不断提升，创新集成能力及重新创造能力必须不断增强。企业需要对产品的技术创新不断发展，对于电气自动化工程的研究不断深化，使得电气自动化工程的有更宽广的创新空间。在电气自动化行业中，要确立创新技术的主导地位，为其提供良好的政策环境与体系，使得国家的重大科技研究项目能够快速实行。电气自动化工程行业要将科技创新进行到底，打开市场局面，提升创新能力。
2、电气自动化工程系统统一化
要将电气自动化工程系统实现周期设计、开机调试、维护运行等的统一化，使得产品从设计到完工过程的时间与资金大量缩短。在电气自动化工程企业中实现统一化管理，使得产品能够满足客户的要求，从运行系统中将开发系统彻底独立出来。电气自动化工程控制系统，就是能够将电气自动化系统成功的进行通用化。电气自动化工程网络构成的功能就是要保障电气自动化工程设施、计算机等在企业监管体系中能够畅通的进行通讯数据传输。在实行网络的体系中，无论是使用通讯系统中的以太网还是使用现场总线，都需要保持控制元件与办公室之间能够通讯畅通[3]。
3、电气自动化工程控制系统接口标准化
由于微软公司的技术标准，可以将工程的时间与成本有效的缩短，使得电气自动化系统中的资源数据能够与办公室系统进行共享交换。由于电气自动化系统的策划方案十分重要，所以当企业连接相关系统时，需要使用WindowsXP操作系统，而办公室通讯使用标准IP系统，通过PC系统来建立管理系统与自动化控制系统之间的接口。这样的程序标准化接口使得数据可以直接在厂家之间进行交换，解决通讯困难的问题。
4、电气自动化工程需要专业技术人才
在安装和设计电气自动化工程系统时，往往忽视了对相关人员的专业培训。电气自动化系统的安装过程中，就需要工作人员熟悉其安装流程，所以需要对以后的操作人员进行培训，加深他们对系统的认知。这样可以让操作人员了解系统的安装方式，对于一些运行中出现的问题也可以独立处理。电气自动化企业在培训员工的过程中，要着重培养他们的操作技术，使得操作人员对于系统的硬件配备知识能够熟练掌握，能够熟练操作系统和维修保养系统。另外，需要企业积极吸收引进创新型人才，建立健全创新机制；政府增加对企业的扶持与指导，鼓励企业创新行为。
结束语
安全化、自动化、批量化工业生产，对电气自动控制、参数检测等方面提出了更高的要求。随着工业自动化技术的推进，PLC在电气自动化控制系统中的应用将越来越广泛。
参考文献：
[1]孙丽，祁士勇.PLC控制系统在电气设备中的设计与应用[J].山西青年，2013（04）：134-135.
[2]张颖.浅议PLC控制系统在电气设备中的设计与应用[J].科技资讯，2013（11）：5-6.
[3]胡蓉，王海珠，鲁庆东.PLC控制系统在电气设备中的应用探究[J].电子制作，2013（13）：29.