【摘要】隨著現(xiàn)代電氣自動化技術(shù)在生產(chǎn)過程中的不斷發(fā)展與進(jìn)步，面對各種自動化控制、復(fù)雜的過程控制，可編程邏輯控制器（PLC）在整個控制過程中體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢，越來越被人們所熟知和認(rèn)同。同時，可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)的不斷更新、發(fā)展以及廣泛的使用也使得整個生產(chǎn)過程變得更加穩(wěn)定、有序、高效。

【關(guān)鍵詞】PLC；電氣自動化系統(tǒng)；應(yīng)用；發(fā)展

可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)出現(xiàn)于上世紀(jì)六十年代，最早是由美國DEC公司設(shè)計制造出來使用在GM公司的汽車生產(chǎn)線上，用來進(jìn)行邏輯控制，代替繼電器進(jìn)行邏輯控制，從而實現(xiàn)對于工業(yè)流程的控制。通過利用計算機對可編程儲存控制器的程序化控制，實現(xiàn)利用內(nèi)部存儲器進(jìn)行邏輯運算控制，代替了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，摒棄了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)線路復(fù)雜、易出故障、易損壞、能耗大、可靠性差的缺點。后來，隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，PLC技術(shù)也有了較大的發(fā)展，在電氣控制中的應(yīng)用也越來越廣泛。

1.PLC特點

與傳統(tǒng)的機械式繼電器控制相比，可編程邏輯控制器（PLC）有以下幾個特點：第一，響應(yīng)速度快。傳統(tǒng)的機械式繼電器根據(jù)電磁原理通過觸點的吸合來控制電路的通斷，整個繼電器控制電路由導(dǎo)線連接而成。但是機械式繼電器控制存在一定的節(jié)點變位時間，而可編程邏輯控制器（PLC）則通過使用內(nèi)部定義的輔助繼電器代替了傳統(tǒng)的機械式繼電器，在使用的過程中，通過軟件編程，用內(nèi)部的邏輯關(guān)系實現(xiàn)了實際的硬件導(dǎo)線連接，而內(nèi)部輔助繼電器的節(jié)點變位時間非常短，可以近似為零，實現(xiàn)了響應(yīng)迅速。第二，可靠性強。機械式繼電器在使用的過程中，由于觸點反復(fù)的閉合、斷開，易出現(xiàn)損耗，易受到環(huán)境的影響，大大影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，增加一定的設(shè)備運行成本。而可編程邏輯控制器（PLC）所用的內(nèi)部輔助繼電器有不易損壞，抗干擾強的特點，保證了整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。第三，使用方便、操作簡單。在控制方面，可編程邏輯控制器使用了讓人比較容易理解的指令程序形式，直觀、形象地描述了整個系統(tǒng)的控制思路。同時，對于整個程序的執(zhí)行情況能夠?qū)崟r監(jiān)控，準(zhǔn)確把握程序執(zhí)行情況。對于控制方式的更改，可以通過程序的修改來實現(xiàn)，簡單、方便。第四，應(yīng)用范圍廣，兼容能力強。與變頻器、觸摸屏等其他配套設(shè)備共同組成完整的運行系統(tǒng)，在工業(yè)電氣自動化控制過程中增強實用特性，大大提高工業(yè)設(shè)備和工業(yè)生產(chǎn)的效率。

2.PLC運行原理

可編程邏輯控制器（PLC）之所以在電氣邏輯控制過程中如此高效，還要從它的工作原理說起。

可編程邏輯控制器（PLC）的工作過程大致可分為三個階段：

第一階段，輸入采樣階段。在這個階段，PLC對輸入端口的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，同時將掃描采集到的端口狀態(tài)寄存到I/O映像區(qū)的單元中。在這個過程中，PLC外部端口的數(shù)據(jù)和狀態(tài)如果發(fā)生改變，不會影響到I/O映像區(qū)里的數(shù)據(jù)。為了能夠讓PLC外部端口的數(shù)據(jù)和狀態(tài)有效的存儲到I/O映像區(qū)中，必須保證該狀態(tài)的信號寬度大于PLC的一個掃描周期。

第二階段，程序執(zhí)行階段。當(dāng)PLC開始工作后，就開始不斷的去執(zhí)行內(nèi)部的程序，工作過程是從上往下按順序呢依次掃描執(zhí)行。對于梯形圖程序，執(zhí)行過程按照從左往右、從上到下的順尋。此時采集存儲在I/O映像寄存器里的端口數(shù)據(jù)作為輸入信號，被PLC程序處理。在這個過程中，需要保證PLC程序的合理性，保證對于每個采集到的信號，PLC都能夠給予處理。

第三個階段，程序的輸出刷新。第二個階段程序所執(zhí)行的結(jié)果是被放在I/O映像寄存器里的，第三步所要執(zhí)行的內(nèi)容就是，將程序的執(zhí)行結(jié)果體現(xiàn)在PLC的輸出端口，進(jìn)行狀態(tài)刷新，通過驅(qū)動外設(shè)進(jìn)行結(jié)果的執(zhí)行。

3.PLC在電力系統(tǒng)中的主要應(yīng)用

3.1開關(guān)量控制

（1）電力系統(tǒng)中用PLC代替斷路器控制。以往電力系統(tǒng)中進(jìn)行電路的分?jǐn)嗪烷]合時，一般主要會用到電磁式的繼電器作為控制器。但電磁式的繼電器本身屬于機械性電磁原件，其復(fù)雜的觸頭系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)大大降低了所構(gòu)成系統(tǒng)的可靠性。同時，對于電路的連接和后期維護(hù)也提出了很高的要求。在這種前提下PLC體現(xiàn)出了它的優(yōu)點。PLC利用其內(nèi)部的軟繼電器來替代實際的機械性電磁繼電器，可以大大提高系統(tǒng)的可靠性，同時使得操作人員的工作得以簡化，電力工作人員可以通過簡單的PLC程序的控制，發(fā)出相應(yīng)的指令，實現(xiàn)合閘和斷閘的控制。當(dāng)系統(tǒng)中有故障現(xiàn)象時，可以通過相應(yīng)的保護(hù)措施與PLC聯(lián)動，共同實現(xiàn)分閘和報警信號提示。除此之外，由于PLC控制系統(tǒng)的特殊性，使得之前繁瑣的繼電器控制線路的連接能夠得以簡化，摒棄實際的線路連接，而靠程序?qū)崿F(xiàn)，同時能夠避免線路連接過程中出現(xiàn)的失誤。PLC對于電源供給的要求也不高，只要普通的電源供電就可以工作。最后，可編程邏輯控制器（PLC）系統(tǒng)的使用在大大減少機械式電磁繼電器使用數(shù)量的同時，也可以減輕電力系統(tǒng)運行工作人員和設(shè)備維護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)。

（2）使用PLC進(jìn)行自動切換控制?？删幊踢壿嬁刂破鞯某绦驁?zhí)行和信息處理都是靠計算機來完成的，在具體的操作過程中，可編程邏輯控制器（PLC）有著傳統(tǒng)電力系統(tǒng)控制所不能夠比擬的優(yōu)勢。根據(jù)用電等級的劃分，一些用電等級較高的企業(yè)和單位一般都有備用電源，用來提高供電的可靠性，當(dāng)主電源發(fā)生故障或者需要檢修而斷電時，備用電源投入，來維持正常的電力使用。在初期，主電路與備用電路直接的切換都是靠人手動操作來實現(xiàn)的。但備用電源的投入往往不能夠在第一時間實現(xiàn)，電源切換過程中的斷電間隙會給那些供電要求較高的單位帶來不小的損失。為此，由可編程邏輯控制器（PLC）所構(gòu)成的電源自動投入裝置開始被利用起來，這一PLC控制系統(tǒng)利用一次設(shè)備的正常運行信號作為選擇備用電源是否該被投入使用的條件。當(dāng)條件滿足是，相應(yīng)的程序被執(zhí)行。通過對邏輯關(guān)系的判斷和端口信號的處理，由可編程邏輯控制器（PLC）組成的備用電源自動投入系統(tǒng)可以實現(xiàn)備用電源的自動介入?？紤]到PLC控制系統(tǒng)的特點，這套裝置具有易于調(diào)試、接線方便、線路簡單、可靠性好、成本低廉等方便的優(yōu)勢。

3.2順序過程控制

在電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)中，作為工藝流程，除去開關(guān)量控制，還有一類，順序控制。近年來，資源的使用問題和環(huán)境保護(hù)問題之間的矛盾已成為整個社會所熱議的問題。針對如何在保證經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展的同時做好環(huán)境保護(hù)工作，國家提出了多項處理措施，其中，加大節(jié)能減排力度，加快技術(shù)轉(zhuǎn)型成為均衡能源消耗和環(huán)境保護(hù)的一項有利的措施。提高車間自動化水平，優(yōu)化工藝流程控制，采用可編程邏輯控制器（PLC）對整個生產(chǎn)過程中的流程進(jìn)行嚴(yán)格控制。通過傳感器等測量器件對不同工藝環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，由PLC內(nèi)部的程序進(jìn)行統(tǒng)籌控制，使得整個生產(chǎn)過程規(guī)范化，運行人員只要通過觀察與PLC相連的輔助系統(tǒng)的顯示器就能夠進(jìn)行監(jiān)視整個流程。并通過相應(yīng)的操作對生產(chǎn)過程進(jìn)行干預(yù)。通過采用PLC控制技術(shù)可以提高生產(chǎn)效率。

4.對PLC在電氣自動化系統(tǒng)中應(yīng)用的前景展望

可編程邏輯控制器（PLC）從被發(fā)明問世至今，經(jīng)歷了不斷的改進(jìn)與發(fā)展，尤其是近代新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，使得PLC不論從使用功能上，還是種類上，都有了很大的發(fā)展和變化。變得更加智能化、數(shù)字化、自動化。其在模擬量處理、數(shù)字運算等方面的能力得到了很大的提高，甚至在某些控制應(yīng)用領(lǐng)域里可編程邏輯控制器（PLC）超過并取代了之前占有絕對地位的集散控制系統(tǒng)（DCS）。但是，雖然PLC系統(tǒng)有著諸多的優(yōu)點，得到如此廣泛的使用，但是仍存在一些有待改進(jìn)的地方，例如在抗干擾能力方面可編程邏輯控制器（PLC）任然有需要加強的地方，比如在一些電磁干擾比較強烈或者使用環(huán)境比較惡劣的情況下，PLC的正常使用會受到影響，從而使得整個生產(chǎn)運行環(huán)節(jié)受到影響。下一步，在不斷提高、完善PLC功能的前提下，仍然需要對PLC的抗干擾能力進(jìn)行加強，保證其在一些特殊的工作環(huán)境里能夠準(zhǔn)確無誤的完成既定的控制功能，提高可編程邏輯控制器（PLC）在電氣自動化系統(tǒng)控制中的作用。伴隨可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)自動化在電氣控制方面將會有越來越大的進(jìn)步。

5.結(jié)束語

在如今的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，可編程邏輯控制器（PLC）的廣泛使用體現(xiàn)出了PLC在自動控制領(lǐng)域的優(yōu)勢，同時，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC控制技術(shù)也將迎來新的發(fā)展，伴隨其他控制系統(tǒng)和控制技術(shù)的出現(xiàn)，相信電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展將會達(dá)到一個新的高度。

參考文獻(xiàn)

[1]劉偉光. PLC在電氣自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技論壇，2014，17（02）：49.

[2]宋連波等. PLC在電氣自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，08（01）：65.

[3]鄭晟，鞏建平，張學(xué).現(xiàn)代可編程序控制器原理與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[4]鄭晟，鞏建平，張學(xué).現(xiàn)代可編程序控制器原理與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[5]吳曉君，楊向明.電氣控制與可編程控制器應(yīng)用 [M] .北京：中國建材工業(yè)出版社，2004.

[6]郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) [M].南京：東南大學(xué)出版社，2003.

作者簡介

李浩，男，山東濟(jì)寧人，學(xué)士學(xué)位，濟(jì)寧市技師學(xué)院助理講師，研究方向：自動化專業(yè)。