电气自动化技术在工业中的应用
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摘 要：电气自动化技术在生产实践中应用广泛。因此，熟悉和掌握普通电气控制电路的工作原理和常见故障的处理方法十分重要。本文具体分析了传统电气自动化控制技术，阐述了可编程PLC控制系统的特点及应用，以期提供借鉴。
关键词：电气控制;繼电器;PLC
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）07-0035-02
Absrtact： Electrical automation technology is widely used in production practice. It is very important to be familiar with and master the working principle of general electrical control circuits and the handling methods of common faults. This paper analysed the traditional electric automation control technology， and expounded the characteristics and application of programmable PLC control system. The author hope this study can provide reference for relevant scholars.
Keywords： electrical control;electrical relay;PLC
电气自动化技术主要涵盖了电气技术、电气设备技术以及电力自动化技术等。近年来，电气自动化技术在我国各个领域得到了广泛应用，是一种具备设计、安装、调试、维护及改造等功能的自动化控制技术。
1 电气自动化技术在工业应用中的特点
1.1 电气自动化技术在发电中的特点
1.1.1 保证效率。电力关系着我国社会的现代化生产。由于技术条件限制，发电厂生产效率低，每年发电厂生产的电能损耗占到15%～30%。应用电气自动化技术可有效提升电力生产效率，满足社会各界对电能的需求。
1.1.2 人机操控。电气自动化实行一体化操作，发电厂能进行人机操控。各种自动化模式应用中，电子、信息及计算机等先进技术在电力企业生产中发挥了重大作用，提升了电能产量，创造了生产效益。
1.2 电气自动化的变频调速在工业应用中的特点
变频器通常被应用于交流电动机（异步电动机或同步电动机）转速调节中，是交流电动机最有效的调速设备。变频器不仅调速性能和节能效果较好，而且在企业技术改造与产品创新上发挥着重要作用。
矿井提升机电控系统中，变频调速技术对减速段进行超速保护。提升机运气的过程中，减速段的正常与否直接关系提升机最终能否安全停车。为减少提升事故的发生，必须重视对减速段的超速保护[1]。提升容器运行过程中，PLC对其运行速度连续采样，对比内部给定速度，若超过10%以上，PLC控制系统将自动报警，并立即进入安全制动状态，以确保提升机在减速段的运行速度符合要求。
1.3 电气自动化技术在工业中的节能特点
1.3.1 降低电能传输损耗。电路线路存在一定电阻，电流通过线路的过程中将出现有功功率损耗。因此，应从消耗机理出发，针对性地作出设计与处理。由于线路中电流不能被改变，需最大限度降低线路电阻，从而真正发挥节能效果。
1.3.2 无功补偿。电气自动化系统中，无功功率在供配电设备中占据较大容量，增加了线路损害，降低了电网电压，影响了电能质量，限制了电网的经济运行。为达到无功就地平衡目标，需有效降低损耗，采取相应的无功补偿设备，以提升社会效益和经济效益。
1.3.3 发挥有源滤波器作用。为防止和电网联结电气设备出现误动作，应避免出现谐波，充分应用有源滤波器。分析误动作的产生原因可知，电气设备增多形成大量谐波，谐波电流在电网阻抗中形成电压和基波电压重叠，最终导致电压发生畸变，使电气设备出现误动作。
2 PLC在工业生产中的应用
2.1 PLC的应用
2.1.1 顺序控制。这是PLC最早和最广泛的应用。
2.1.2 开关量控制。这是通过PLC的基本逻辑运算进行定时和计数等操作，从而实现逻辑控制。它可取代传统的继电器控制，广泛应用于多机控制、单机控制及生产自动线控制，如机床、注塑机、印刷机械、装配线、电镀线及电梯等的控制。
2.1.3 运动控制。PLC在圆周运动、直线运动等控制中应用较多，根据控制机构配置。早期通常使用切换I/O模块连接位置传感器和制动器，现阶段一般选择专用运动控制模块作为控制机构的配置。现在，国内外PLC制造商生产的产品均具备运动控制功能，在各种机器、机床、机器人及电梯等场合发挥重要作用。
2.1.4 过程控制。过程控制是指模拟量的闭环控制，如压力、温度及流量等。PLC可编出多种控制算法程序，实现闭环控制。PID调节广泛应用于闭环控制系统中，通常运行专门的PID子程序进行相关处理，而PLC具备PID模块。可见，在热处理、化工、冶金及锅炉控制等工业中，过程控制发挥着重要作用。
2.1.5 数据处理。现代PLC具备数学运算功能，如矩阵运算、逻辑运算及函数运算等。数据传输、查表、数据转换及排序与位操作等，能对数据进行采集、分析及处理。与存储器内的参考值对比，能顺利执行某些控制操作[2]，还能借助通信功能向其他智能设备传输数据。
2.1.6 通信及联网。PLC通信包括两个方面：PLC之间的通信和PLC与其他智能设备的通信。当前计算机控制发展迅速，工厂自动化网络面临良好发展机遇。为实现通信需求，新生产的PLC都具备通信接口。
2.2 PLC的特点
PLC是一种数值操作运算的电子装置，是工业环境下的产物。PLC通过编制程序的存储器，存储执行操作的指令。通过数字式或者模拟式的输出与输入，控制机械生产;通过合理设计PLC和外围设备，更好地与工业控制系统集成，扩展功能。
2.2.1 较强的抗干扰能力。PLC运用现代大规模集成电路技术，生产工艺严格，且内部电路使用了先进的抗干扰技术，具备较高的可靠性。例如，三菱公司生产的F系列PLC平均故障间隔300 000h以上，部分采取冗余CPU的PLC平均故障间隔更长。从PLC的机外电路来看，使用PLC构成控制系统，和同规模的继电器接触器系统相比，电气布线和开关接点已减少到1/100～1/1 000。同时，PLC具备硬件故障自检功能，可及时发出报警信息。
2.2.2 设置完善，适用性强。随着PLC的快速发展，形成了不同尺寸的产品，这些产品被广泛应用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC具备完善的数据计算能力，可应用于各种数字控制领域。近年来，PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了CNC、位置控制及温度控制等各种工业控制中。
2.2.3 易学易用。PLC作为传统的工业控制计算机，是面向工矿企业的工业控制设备。PLC界面简单易用，编程语言也被广大工程师认可。继电器电路图与梯形图语言图形符号表达式相近，便于不熟悉电子电路的人员和不了解计算机原理与汇编语言的人员通过使用计算机进行工业控制。
2.2.4 易于维护和改造。PLC系统构造小巧，易于维护和改造。不同于传统的接线逻辑，PLC的采用存储逻辑，减少了外部接线，缩短了施工时间，更便于维护。此外，PLC可通过更改同一设备上的程序更改生产过程。
3 结语
实现现代工业自动化进程中，电气自动化技术起到了重要作用。随着社会经济的发展，电气自动化技术发展迅速，将广泛应用于生产实践。
参考文献：
[1]黄宇辉.电气控制技术在工业生产中的应用[J].中国新技术新产品，2018（2）：10-11.
[2]吴学让.电气控制技术在工业生产中的应用[J].科技经济导刊，2017（17）：103.
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