（中国水电新能源东北分公司王子风电场 吉林省松原 131500）
摘要：本文主要对PLC的控制原理进行了详细分析，并深入探究了PLC在电气自动化中的应用。
关键词：PLC；控制原理；电气自动化；控制
一、PLC的控制原理及优点
（一）PLC的控制原理
1、输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2、用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
3、输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC控制器的真正输出。
同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。
（二）PLC的优点
1、PLC技术具有非常高的可靠性和稳定性，且具备较强的抗干扰能力。
2、PLC具有相对完善的功能。就目前的PLC产品的型号和规模上来看，比较丰富，可以更好地促使工业控制重点各种需求得以满足，并所具有比较完善的数据运算和逻辑处理作用。
3、PLC技术耗费的能源相对较低，小型的PLC一般都十分小，控制在100mm范围之内，并且重量也控制在130g以内。
4、PLC技术的语言编程非常简单，PLC技术作为工业控制计算机，其语言编程相对简单，其所应用的主要是梯形图语言，可以让相关人员不用为了繁杂的编程语言，耗费时间和精力。
二、PLC在电气自动化控制中的应用
（一）PLC技术中的变桨距风力机控制
变桨距调速技术作为系统控制的基本方式之一，其工作原理主要是通过增大桨距角的调速，进而减小旋转的速度。变桨叶系统的工作原理是电磁阀最主要的控制单元，系统运行中将液压油作为传递中的基本介质，可以有效的改善桨叶运行的圆周率，从而使桨叶实现变桨距的过程。在系统运行过程中，当发生速度变大时，叶片所吸收的风力会逐渐减少，风轮中的旋转值会一直保持在适当的范围之内，从而为变桨距风力机的控制提供有效的依据。
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（二）PLC技术的有效运用
1、逻辑量控制及数字量的控制，在传统PLC项目设计的过程中，具有一定逻辑链的控制机制，1/0控制方式简化了复杂的项目程序，同时也增加了处理其运用的效率。随着PLC技术的优化与创新，PLC采用了逻辑控制与指令编程，并实现电路分支及串并联的功能优化处理。
2、PLC的运用控制，在大型风电控制系统运行构建的过程中，PLC技术的运用可以实现直线运用、圆周运用及速度控制，并通过对运用及程序的控制分析，实现工程设计的合理性，软件创新设计的过程中，其大部分的功能是在PLC设计基础上实现的，其中组态的PLC硬件、创建及系统的编辑是PLC的逻辑程序。
3、PLC系统的闭环控制，对于闭环控制技术而言，在其运行的过程中主要运用了模拟量的控制技术，系统运行中对温度、速度及流量等闭环的控制及处理，这一技术被广泛的运用在化工、电力及冶金等行业中。
4、数据的处理分析，在风电控制系统设计的过程中，通过PLC技术的运用可以实现合理的数学运用，其运算技术包括整体运算、浮点运算及逻辑预算等项目，通过PLC的数据存取，从而为风电系统的构建提供科学应用。
（三）PLC控制系统的抗干扰技术
1、隔离措施
在PLC系统内部，使用光电耦合器、光电可控硅等手段进行外部开关量信号的隔离，而输入/输出模块的隔离也采用光电耦合方式，不仅能够减少和消除外部干扰，同时可以保护CPU模块，以避免外部高电压对其造成的危害。而且，可以通过长线把PLC的输入端信号引入，同时使用小型继电器隔开，大大降低了干扰。PLC的串行通信线路和外部信号可以通过带有光电耦合器的通信接口或采用光纤来进行抗干扰。
2、电源措施
电源的干扰源主要来至于功率大小不一的发电或用电设备，由其它们之间的供电线路产生阻抗耦合。假如PLC采用的电源是交流电，则它的输入端需采用隔离变压器和有屏蔽层的低通滤波器，可以实现电源的抗干扰，确保屏蔽层的接地良好，提高系统的运行可靠性。
3、PLC输出的措施
在PLC的输出模块中，小型继电器的触点比较复杂，断弧能力不高，如果直接接到直流220V电源上就会容易出现故障，所以要通过PLC来驱动这些继电器，从而驱动外部负载。
4、安装与布线措施
PLC安装与布线原则主要有：PLC安装位置要远离强干扰源，主要的强干扰源包括大型动力设备、可控硅装置等等；同一安装柜中在安装了PLC之后，不可同时安装高压电器；与PLC安装在同一安装柜的感性元件要加装RC消弧电路，并采取并联方式连接；输入/输出线要区分开开关量和模拟量，其中模拟量多采用屏蔽线。
结语
综上所述，在科学技术快速发展的推动下，信息化技术也实现了更新发展，其中大规模集成电路水平也随之提高，PLC技术在电气自动化中的应用越来越广泛。在此形势下，电气自动化控制水平得到了很大程度上的强化，从而促进了电气自动化行业的快速进步。PLC技术具有其自身的独特优势，即方便灵活、可靠性比较高等，其在电气自动化中的应用相对较多，且发展前景良好，不仅可以提高电力自动化程度，还能够确保电气自动化控制的有效性。通过并网型电机组的快速发展来实现风力发电技术的有效应用，并在此基础上建立科学化的风力发电系统，使风力发电技术得到可持续的运用，并将PLC控制器作为系统运行中的基本内容，从而为风电电气自动化控制的应用提供有效的保障。
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论文作者:穆鸿林
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/27
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