宗春彪

中紡院（天津）科技發(fā)展有限公司 天津 301700

中國紡織科學研究院生物源纖維制造技術國家重點實驗室 北京 100025

PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用解析

宗春彪

中紡院（天津）科技發(fā)展有限公司 天津 301700

中國紡織科學研究院生物源纖維制造技術國家重點實驗室 北京 100025

PLC技術是一種控制系統(tǒng)，是跟隨計算機技術以及控制技術而發(fā)展起來的。PLC技術可以做到閉環(huán)控制，實行順序控制以及開關質(zhì)量控制，以使電氣自動化控制系統(tǒng)具有更高的工作效率，同時提升系統(tǒng)的自動化程度，更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，更有利于保證工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量。本文首先對PLC技術進行簡要論述，進而探討了PLC技術在電氣自動化控制系統(tǒng)中的具體應用，最后展望了PLC技術的未來發(fā)展。

PLC技術 電氣 自動化控制

1 前言

可編程邏輯控制設備，即PLC技術，不僅包含傳統(tǒng)技術的特點，同時現(xiàn)代科技特點也更加明顯，可以推動電氣工程自動化程度加深。通過PLC技術的科學運用，降低操作的復雜程度，保證生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)得到自動化控制，為人們的生產(chǎn)生活提供更多的便利。因此在電氣工程自動化控制方面，PLC技術具有非常重要的意義。

2 PLC技術

一方面，PLC技術屬于一類能夠編程的存儲器，常見于內(nèi)部存儲程序，具有非常強大的作用，例如進行順序控制、定時和算術、進行計數(shù)同時執(zhí)行邏輯運算。用戶通過PLC技術，利用數(shù)字、模擬式的輸入或輸出來控制相應的生產(chǎn)活動或者機械設備。另一方面，PLC技術屬于程序編制技術類，但又和一般的編程語言有一定的差異，這是由于PLC技術是通過繼電器梯形圖指令開展程序編制工作的。

現(xiàn)有的PLC技術可以分為兩種類型，模塊式和箱體式，兩者存在結構方面的差異。箱體式主要是由CPU主板、內(nèi)存、顯示板以及電源構成，其中CPU主板有多種形式可以選擇；模塊式主要由CPU模塊、內(nèi)存、電源以及I/O模塊構成，其中 I/O模塊應當以電氣項目的具體情況進行擴展。但不管選擇哪種形式，從PLC技術的組成方面來看，都應歸屬到總線式開放結構方面。

PLC技術有很大的優(yōu)勢，例如體積更小、適用范圍非常廣、抗干擾能力更強、實用價值較高等。這些優(yōu)勢可以體現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理、邏輯控制以及模擬控制能力方面，正是由于PLC技術的功能非常強大，使得其在電氣項目中的應用不斷拓寬，從而取代單一的繼電器控制，見圖1。

具體來說，PLC 控制系統(tǒng)是由電源、輸入輸出接口、中央處理器以及存儲介質(zhì)這幾部分構成，用戶也可以根據(jù)自己的實際情況增添其他外部輔助設備。在這些部件中，中央處理器可以對數(shù)據(jù)信息進行分析，并在用戶輸入數(shù)據(jù)或指令后對其進行接收處理；存儲介質(zhì)可以對用戶程序中的各個數(shù)據(jù)進行存儲；輸入以及輸出接口可以對指令信號進行接收或傳遞。大體來看，PLC 計算的控制原理與計算機的等同，接通電源后，中央處理器可以實施自動診斷，在完成診斷工作后，網(wǎng)絡信息會得到處理，上述都應歸屬到準備環(huán)節(jié)；在完成上述工序后，需要選擇用戶程序并實施掃描，此時需要利用輸入輸出接口來實施控制。只要 PLC 控制系統(tǒng)在運行過程中發(fā)生不合理問題，就可以通過中央處理器的自動診斷環(huán)節(jié)，重新開始。

在使用PLC 技術時，還需要遵守如下原則：第一、應當在確保PLC 控制系統(tǒng)可靠性以及安全程度的同時，達到控制對象的基本要求；第二、保證讓PLC 控制系統(tǒng)得到正常運行，才可以考慮成本的減縮，以提升相關企業(yè)的經(jīng)濟效率，另外還應當積極拓展和開發(fā)系統(tǒng)；第三、利用PLC 技術生產(chǎn)出的產(chǎn)品需同時保證其安全性以及質(zhì)量。

圖1 繼電器控制與PLC控制區(qū)別

圖2 PLC閉環(huán)控制

3 PLC 技術的具體應用

3.1 在控制順序方面的應用

電氣項目在進行生產(chǎn)作業(yè)時，需要遵守一定的順序、規(guī)則，若是盲目生產(chǎn)則會造成錯雜無序，進而導致整個工作質(zhì)量受到不良影響。在使用PLC技術時，為了保證其應用質(zhì)量，需要使電氣項目的生產(chǎn)工序更程序化，從某種角度來看， PLC 技術等同于電氣項目自動化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的順序控制器。在生產(chǎn)進入到某個環(huán)節(jié)后，PLC 技術既能夠根據(jù)指令來指導作業(yè)流程，也可以落實下一項作業(yè)，大大提升了作業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效性，以及產(chǎn)品的最終質(zhì)量。盡管PLC 技術具有很多優(yōu)勢，投入到自動化控制中可以更好地開展順序控制，但從當前實際情況來看，要想使電氣項目自動化技術更好地發(fā)展，依然需要實施科學的設計、合理的組合。

3.2 在開關量控制方面的應用

電氣項目在作業(yè)環(huán)節(jié)，需要注重繼電器設備的生產(chǎn)使用，而在繼電器設備工作環(huán)節(jié)，PLC技術能夠視為可編程存儲設備，對繼電器設備的工作情況進行協(xié)調(diào)。但在使用時，繼電器設備的開關控制裝置由于需要過長的反應時間，同時繼電器設備在發(fā)生短路情況后，通過PLC 技術不能對繼電器實施有效控制，因此在開關量控制方面，PLC 技術仍有很大的問題，故需要對其展開深入的研究。目前較為有效的解決途徑是將PLC 技術以及自動切換系統(tǒng)有效結合起來，從而使繼電器設備開關控制裝置的反應時間得以縮短，保證繼電器設備的運行效率。

3.3 數(shù)據(jù)處理的控制

將PLC技術投入到電氣自動化控制系統(tǒng)當中，可以讀取以及傳輸相應的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)實施邏輯處理，利用輸出數(shù)據(jù)來達到控制作用。目前現(xiàn)代化技術發(fā)展程度正不斷加深，工業(yè)生產(chǎn)也不斷向信息化方向發(fā)展，在處理數(shù)據(jù)方面，單使用繼電器控制回路則處理質(zhì)量得不到保障，故需要引入PLC技術，利用其數(shù)據(jù)處理的高效性，來保證數(shù)據(jù)得以快速準確的處理。

3.4 閉環(huán)控制

電氣自動化控制裝置多采用現(xiàn)場控制手動、上位機手動或自動啟動方式。而通過有效使用PLC技術，可以實現(xiàn)閉環(huán)控制，進而有效控制調(diào)節(jié)器以及轉速測量。為了保證啟動控制質(zhì)量，多會將PLC 控制技術以及常規(guī)控制系統(tǒng)結合起來，若是在必要的情況下，就需要使用PLC 閉環(huán)控制方式，利用閉環(huán)控制來對泵類電機設備的控制回路加以優(yōu)化，見圖2。這樣 PLC控制器在發(fā)生狀況后，仍能夠通過常規(guī)控制系統(tǒng)來保證電氣自動化控制設備正常運行。

3.5 在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應用

中央空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)成為當今設備，尤其是工業(yè)系統(tǒng)、各類建筑中必不可少的一部分，大量應用在人們的生產(chǎn)和生活中。由于每個生產(chǎn)車間所生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，其對溫度和環(huán)境的潔凈性要求也有很大差異，而通過中央空調(diào)來對車間內(nèi)的溫度實施控制，可以保證溫度的穩(wěn)定。中央空調(diào)系統(tǒng)一般包括可編程序的控制設備、數(shù)字式控制設備以及繼電器實施控制，整個系統(tǒng)具有較強的復雜性，相關技術要求比較高。由于PLC控制系統(tǒng)的智能化程度較高，操作難度小，同時具有很強的抗干擾能力，使操作功能具有更強的自動化，將其投入到中央空調(diào)中，可以使中央空調(diào)的應用更靈活。

圖3 PLC交通控制系統(tǒng)程序段

3.6 在交通方面的應用

交通運輸直接關系到人們的生活，影響到人們的出行。目前城市人口正在不斷的增多，造成交通運輸壓力不斷增加。PLC控制系統(tǒng)的適應能力較強，可以應用在多個領域，將其投入到交通領域中，可以通過PLC控制系統(tǒng)的定時器功能來對紅綠燈加以控制，進而更科學地指揮交通，減緩了交通堵塞情況，見圖3。利用PLC控制系統(tǒng)也可以進行交通的無人管理，通過信號燈來對各個路口實施管理，減少了人員工作量，保證了工作效率，從而使道路交通實現(xiàn)了統(tǒng)一管理和調(diào)度。也可以在同一條道路中通過信號燈設備形成局域網(wǎng)絡，使各個路口車輛通行所需時間更合理，也使道路交通得到更科學的管理。

4 PLC 技術的發(fā)展趨勢

4.1 具有更強的抗干擾性以及可靠程度

在受到強烈的電磁干擾，或者在惡劣環(huán)境的影響下，PLC 控制系統(tǒng)在實施控制或者運算作業(yè)時會發(fā)生不同程度的偏差，嚴重時還會造成重要環(huán)節(jié)受到影響，進而造成生產(chǎn)秩序紊亂。故需要使PLC控制系統(tǒng)具有更強的抗干擾性和可靠性，即保證PLC 控制系統(tǒng)在受到強干擾后，仍可以正常運行，同時盡可能的縮小由于不良使用、系統(tǒng)設計以及安全鎖造成的系統(tǒng)問題。

4.2 PLC 系統(tǒng)會向數(shù)字化以及網(wǎng)絡化方向前進

自從DCS 技術在上個世紀問世后，在電氣自動化控制方面，DCS技術的應用正越發(fā)成熟，然而由于技術自身的原因，造成拓展空間非常有限，也就發(fā)生了后勁不足問題。而通過融合運用DCS技術以PLC技術，可以使這兩者的優(yōu)缺點得到互補，引發(fā)出一種新型的控制技術，即FCS控制系統(tǒng)，能夠更好地完成智能化、數(shù)字化以及自動化控制。

5 結語

在電氣工程的自動化系統(tǒng)控制方面，通過科學應用PLC技術，可以保證系統(tǒng)的操作便利性，使一些傳統(tǒng)問題得到改善。同時通過PLC技術的使用能夠使電氣自動化控制系統(tǒng)的內(nèi)部結構得到優(yōu)化，繼電器邏輯更加簡化，保證了系統(tǒng)運行可靠程度，并使運行成本得以降低，有利于企業(yè)經(jīng)濟效益的增強。另外PLC技術的維修以及維護難度較小，可以更迅速的投入使用，所以PLC技術在電氣自動化控制系統(tǒng)方面的應用正在逐步深入。

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