嵌入式PLC在电气自动化中的应用前景
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作者: 李峰
摘要：随着经济的快速发展和科学技术的不断进步，电气自动化已发展到一个追求个性化、差异化的阶段，传统的PLC产品已经无法满足更加细分化的市场需求，为了满足这种需求，嵌入式PLC作为电气自动化产品的新方向便应运而生。本文在对当前PLC技术和嵌入式技术的研究基础上，将从电气自动化的应用需要出发，通过对嵌入式软PLC系统相关技术的优缺点和国内外PLC技术在电气自动化方面的发展现状进行分析研究，得出嵌入式PLC在电气自动化的未来发展趋势，为以后嵌入式PLC的研究提供一定的有益经验。
关键字：PLC技术 电气自动化 应用前景
一、引言
近年来，中国经济进入持续快速发展时期，用电量持续高速增长，不断出现电力供应紧张局面。为了应对此种局面，我国在电力系统建设上，不断普及自动化技术，在应用领域，我们也不断尝试新兴技术。例如，嵌入式PLC不断在技术革新的今天与电力系统的联系愈发紧密。下文将从嵌入式PLC技术与电气自动化的相关联系进行分析，得出其应用前景。
二、相关概念
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，是一种基于数字运算操作的电子系统，它的应用范围是主要针对工业环境的控制的。它的实质是以一个微处理器为核心，必须携带指令存储器和输入输出接口，需要将自动化技术、计算机技术以及通讯技术综合在一起的新型控制方式。装置可编程序控制器(PLC),因为它是简单的程序,还有很好的适应能力、可控性等特点,目前已经取得了非常广泛的应用。然而,随着电气控制技术的不断发展,其局限性也不断显现：比如兼容性不高,计算能力不强,所以使用电脑硬件支撑平台,并使用标准的软件的基本功能,这一切PC是无法实现的,因为其缺乏PLC的实时性、坚固性和可靠性。
嵌入式PLC应用嵌入式技术为平台,以加强其过程控制的操作能力,并提供开放的扩展结构,整合嵌入式板等特点,发挥PLC梯形图语言优势，也有PC的开放性，为对象控制提供了一个通用的开发平台。本文在对各种PLC技术在国内和国外发展的分析基础上，提出了一种基于嵌入式技术的PLC在未来电气自动化领域的应用前景研究。
三、PLC技术的发展历程及相关缺点
可编程控制器(PLC)诞生在上世纪60年代，并在很长一段时间内,可编程序控制器(PLC)作为电气自动化领域的应用先驱，给电气自动化和电气控制设备提供了一个非常可靠的控制应用,其主要作用是其有能力为客户提供安全、可靠的自动化和控制的应用以及更完整的解决方案来适合当前电力系统的不断发展。
可编程序控制器(PLC)的应用一直延续到各行各业,由低到高,可以说是无所不在 ,其中在电气控制领域,通过不断改进和完善,以适应时代的变迁和市场的需求。1990年代后期以来,由于用户对开放性强烈的需求和在信息技术的大力推动下，还有保护功能的前提下,可编程序控制器(PLC)用于现场总线网络体系结构,利用开放的通讯接口,使PLC功能更加完善。其中,更完美的微、小型、大中型PLC将积分模块化开发、结构更加灵活,价格更加低廉。
由于PLC的进一步广泛应用, 也逐渐暴露出一些多样化的缺点：电力系统控制任务和整合多层结构的环节,导致PLC技术不能满足系统的高要求。可编程序控制器(PLC)是一个封闭的设备,只有在厂家才能进行改进；另外PLC的性能依赖于特定的硬件性能，应用执行依靠专用硬件芯片,因为这样会导致硬件实现的系统功能不完全，这样的开放前景也受到一定限制。同时也因为可编程序控制器(PLC)是专用系统,所以在事实上,因为其可靠性，所以PLC的部分功能不能通过嵌入式实时操作系统,就此嵌入式PLC也应运而生了。
四、嵌入式PLC在电力系统中的应用特点
嵌入式可编程序控制器(PLC)是一种超小型计算机系统，采用嵌入式操作系统,主要用于电力控制的智能现场仪表和控制，建立一个网络的嵌入式平台，是一个低成本的、稳定的、实时性和可扩展性、通用性好的软PLC。
嵌入式PLC系统最显著的优点是低功耗的、开放性好和功能齐全,它也有传统的PLC和工业PC机(虽然其功能比较强大，但是对相应的硬件要求也很高，势必造成资源的消耗增大)所没有的一些特点：
(1)先进的高级控制。先进控制如模糊逻辑和神经网络控制技术,不仅需要一个强大的浮点处理器,而且也有很多内存,嵌入式PLC刚好能满足这些条件。
(2)通信接口。普通PLC系统与外界接口的设备大都为专用设备,且经常进行特切换,不同的应用程序之间差别也很大。嵌入式PLC因为其嵌入式的分布处理和网络的需求,能满足与标准的一个或多个网络通信接口,但还需要提供适当的通信网络和物理层协议软件驱动软件。
(3) 实时分析。嵌入式PLC可以收集从现场传回的实时模拟或数字信号,这些数据的实时分析,能够有效的检测出故障状态,比如订单跟踪和振动分析检测机器运行状况。
(4) 提高生产效率。一个共同的便携式的控制器和综合工程平台使得能够快速发展、实施和迁移项目。而且,因为它的开放性和灵活性，嵌入式PLC能够提高多样性的工作平台来提高生产效率。
(5) 安全性高。PLC通过以太网数据包发送加密的,所以它无法有效防止黑客的破坏行为。嵌入式PLC所发送的数据包即可加密的，虽然这并不是最的因素要考虑,但未来势必成为一个重要的安全方面。
与大型工业电力系统相比较，嵌入式PLC在家庭网关等低电压电力控制方面也有它独到的优势：
(1)再接入方便快捷。低压电力线系统可以依据于现有的电力基础设施，再覆盖面也是世界上最大的网络线路控制系统，无需新建线缆，无需穿墙打洞，避免了对建筑物和公共设施的破坏。
(2)对使用环境的适应性强。无需添加新的使用设备，可以直接的利用室内原有的电源插座，安装简单、设置灵活，在电力设置上也无需修改原有线路。
(3)自动化程度高。可以实现电力公司的自动化抄表、配用电自动化、负荷控制、需求侧管理等提供传输通道，同时电力线的增值服务上面也有很大的改进，从而在数据、话音、视频、电力上面可以实现“四线合一”。
五、嵌入式PLC的应用前景
嵌入式PLC给原来电气自动化带来了革命性的变革，并伴随着PLC技术的不断发展,应用在电力系统中的嵌入式PLC逐渐进入一个新的应用领域。
嵌入式PLC已经被列入中国的国情研究项目的结果,并分为“一般PLC可编程序控制器(PLC)”、PLC芯片组,嵌入式PLC三大系列，由于其巨大的社会和经济价值,嵌入式的可编程序控制器(PLC)将作为一个国家的研究计划。到目前为止,基于嵌入式软件平台的可编程序控制器(PLC)产品,已经成功地应用于电力系统。随着科学技术的普及和未来的需求，电力系统嵌入式PLC将进一步提高,而将为嵌入式PLC的信息革命创造更多的价值。嵌入式PLC控制系统虽然可以包含的目前工业控制的大部分功能需求，但是起应用范围还是有一定的局限性的，将组态模型应用到实际电力系统的控制中，还需要的修正应用。所以嵌入式PLC控制系统需要进行组态结构，通过组态结构进行子系统的控制，继续完善嵌入式PLC在电力系统中的应用。
六、结论
电力行业是国民经济的基础工业和经济命脉，关系着国计民生，保证电力行业的正常运转是维持国民经济各项产业有效发展的基础，同时电力生产也是国民经济的重要一环，保障人民群众各项基本民生的有序发展。
随着经济的不断发展，经济对电的需求的迅速增长，峰谷差也将继续放大。对此，如果及时适当采用嵌入式PLC技术，必将为我国的电力事业带来前所未有的变革。
各地根据自身的实际情况，应用嵌入式PLC技术，这样我们才能在新的挑战中立于不败之地，并促进电力生产和国民经济进一步持续健康地发展。
参考文献：
[1]廖常初.PLC应用技术问答[M].北京：机械工业出版社.2006.
[2]陈凤兰，孙竹梅.软PLC技术的发展趋势与应用前景[J].现代电子技术，2006.
[3]吴玉香.嵌入式PLC系统的研究和实现[J].计算机工程.2009.
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