趙洋鵬

(吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林 四平 136001)

0 引言

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)技術(shù)在誕生初始就獲得工業(yè)企業(yè)的青睞，并得到積極的推廣和應(yīng)用。隨著PLC技術(shù)不斷地發(fā)展和完善，各項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用使PLC技術(shù)得到飛速的發(fā)展，PLC的優(yōu)越性能逐步顯露出來(lái)，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，使電氣控制逐漸向智能化方向發(fā)展，應(yīng)用成本也在逐步降低，具有很大的開(kāi)發(fā)潛力和使用價(jià)值。PLC技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及圖像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理，將處理數(shù)據(jù)提供給技術(shù)人員，為改善設(shè)備性能提供數(shù)據(jù)支持，并且對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，采集設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提高電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性，有效提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的整體性能。

1 PLC電氣控制系統(tǒng)

1.1 PLC技術(shù)

PLC技術(shù)是通過(guò)編程控制電氣系統(tǒng)，以數(shù)學(xué)運(yùn)算的形式操控電氣系統(tǒng)，運(yùn)用PLC內(nèi)部存儲(chǔ)程序，使用邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、技術(shù)、算數(shù)等發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制的電氣自動(dòng)化。PLC是一個(gè)集成技術(shù)，包含計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理、控制以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由存儲(chǔ)器、CPU、輸入輸出接口電路、功能模塊和通信模塊構(gòu)成。PLC運(yùn)行具有3個(gè)工作流程，稱(chēng)之為掃描周期。(1)使用PLC采集電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)；(2)通過(guò)采集來(lái)的數(shù)據(jù)，運(yùn)行用戶(hù)編寫(xiě)的程序，轉(zhuǎn)化為控制指令；(3)輸出控制指令。PLC的運(yùn)行過(guò)程是重復(fù)以上3個(gè)步驟。

1.2 PLC選型差異

PLC技術(shù)的核心是控制芯片，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的不同，選擇的控制芯片也會(huì)不同，主要是控制芯片類(lèi)型和控制芯片特性的差異，在電氣控制系統(tǒng)中，選擇的芯片主要傾向于體積小、重量小、耗能低的芯片，而操作人員比較喜歡運(yùn)算快、存儲(chǔ)大的可邏輯編程控制器。

1.3 PLC操作

PLC技術(shù)發(fā)展不斷地標(biāo)準(zhǔn)化，具有良好的使用性能和通用性，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較普遍。PLC在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中使用時(shí)，因其編程環(huán)境不斷地完善，降低了PLC的操作難度，PLC技術(shù)人員應(yīng)用PLC模塊化的編程語(yǔ)言和強(qiáng)大的移植能力，使用編程語(yǔ)言和操作指令，控制電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。由于PLC技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)不需要使用連接線(xiàn)與電氣自動(dòng)化系統(tǒng)建立連接，并且PLC能控制程序指令的執(zhí)行時(shí)間，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行延長(zhǎng)和縮短。由于PLC技術(shù)發(fā)展日益成熟，在工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)行良好，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，應(yīng)用PLC技術(shù)可以有效地控制電力設(shè)備，使設(shè)備運(yùn)行更加的科學(xué)、合理，有效減少電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的負(fù)載和概率。PLC技術(shù)是一項(xiàng)高科技的集成技術(shù)，可以極大地提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的工作效率，并且在運(yùn)動(dòng)控制和過(guò)程控制中也有良好的表現(xiàn)[1]。

2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中PLC技術(shù)的電氣控制應(yīng)用

2.1 順序控制

很多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)將PLC技術(shù)作為順序控制器來(lái)使用，例如，在水力發(fā)電廠中，電廠將PLC技術(shù)使用在除灰階段。PLC技術(shù)人員使用編程語(yǔ)言，生成順序控制指令，在發(fā)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)行自動(dòng)化的順序除塵，極大地提高了電廠設(shè)備除塵的工作效率。利用PLC的遠(yuǎn)程控制功能，通過(guò)遠(yuǎn)程控制電氣設(shè)備運(yùn)行，極大地減少了電氣設(shè)備的工作負(fù)擔(dān)。通過(guò)合理應(yīng)用PLC技術(shù)的順序控制，可以極大地提高工業(yè)企業(yè)的工作效率和工作質(zhì)量[2]。

2.2 開(kāi)關(guān)控制

在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要使用電磁性繼電器，將它作為載體，實(shí)現(xiàn)電氣的控制，但是電磁性繼電器性能不是很穩(wěn)定，在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，影響電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而降低工業(yè)企業(yè)的工作效率和工作質(zhì)量。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中使用PLC技術(shù)，進(jìn)行電氣開(kāi)關(guān)控制，隨著PLC技術(shù)的應(yīng)用，提高了整個(gè)電氣系統(tǒng)的安全性，并且不影響其他電氣設(shè)備的功能，滿(mǎn)足電氣開(kāi)關(guān)控制的同時(shí)還優(yōu)化了二次接線(xiàn)過(guò)程。在PLC技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以有效減少電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行故障，減少很多的輔助開(kāi)關(guān)，另外PLC技術(shù)可以控制多個(gè)斷路信號(hào)，使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理更加集中和完整，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

在很多工業(yè)企業(yè)中開(kāi)關(guān)控制主要使用通斷控制，一旦使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)損耗相應(yīng)的繼電器，威脅到電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的整體安全性，還會(huì)使電路出現(xiàn)短路問(wèn)題。應(yīng)用PLC技術(shù)調(diào)整開(kāi)關(guān)量，可以減少電氣自動(dòng)化系統(tǒng)反應(yīng)的時(shí)間，在不影響電氣系統(tǒng)最終效果的情況下，提升整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中合理使用PLC技術(shù)控制開(kāi)關(guān)量，可以有效控制電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)。

2.3 閉環(huán)控制

電氣控制系統(tǒng)主要控制的是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的機(jī)器啟動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)系統(tǒng)，PLC技術(shù)影響著電氣控制系統(tǒng)。利用PLC技術(shù)的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的閉環(huán)操作，例如，啟動(dòng)企業(yè)的動(dòng)力機(jī)，基于PLC技術(shù)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，使用閉環(huán)控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力機(jī)的訪(fǎng)問(wèn)，判斷動(dòng)力機(jī)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)態(tài)。利用企業(yè)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)與PLC技術(shù)進(jìn)行整合，可以彌補(bǔ)PLC技術(shù)的缺陷，提高閉環(huán)控制的工作質(zhì)量[4]。

2.4 網(wǎng)絡(luò)控制

使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以有效減少電氣控制的定位時(shí)間，還可以管控電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的速度變化，神級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)和計(jì)算能力，在模式識(shí)別、信號(hào)處理以及組合優(yōu)化的方面表現(xiàn)優(yōu)異，利用網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以采集電氣系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計(jì)算和調(diào)整電氣系統(tǒng)運(yùn)行的速度。

2.5 數(shù)據(jù)處理

PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中最顯著的特點(diǎn)就是其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。PLC技術(shù)在電氣控制時(shí)，使用其數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理結(jié)果的輸出等，實(shí)現(xiàn)電氣控制的一體化操作。PLC在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，采集系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一采集、存儲(chǔ)、處理，將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，使用通信模塊，傳輸?shù)街锌刂鳈C(jī)，提供給生產(chǎn)管理人員，根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果優(yōu)化電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程的有效管控。

2.6 數(shù)控系統(tǒng)控制

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)擁有很多控制方法，PLC技術(shù)電氣控制與其他的控制方法相比，可以促進(jìn)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，改革創(chuàng)新電氣控制方法。由于PLC可編程的特性，可以簡(jiǎn)化電氣系統(tǒng)的操作，并且實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位、精準(zhǔn)控制、優(yōu)良的使用性能等得到眾多企業(yè)的認(rèn)可和接受，使PLC技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。

3 PLC技術(shù)電氣控制的其他應(yīng)用

3.1 監(jiān)控控制系統(tǒng)

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，使用監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的問(wèn)題，可以及時(shí)解決，避免系統(tǒng)發(fā)生故障，并且擴(kuò)大故障的影響范圍。應(yīng)用PLC技術(shù)，完善電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的管理，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行分層管理，實(shí)時(shí)掌握各個(gè)層面的運(yùn)行狀況，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常，及時(shí)檢修設(shè)備，提高設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。

3.2 機(jī)床電氣控制系統(tǒng)

在普通的機(jī)床中使用PLC技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床電氣一體化，增加機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的靈活度，簡(jiǎn)化了以往復(fù)雜的操作流程，有利于工作人員控制機(jī)床。此外，PLC技術(shù)還可以有效控制機(jī)床的生產(chǎn)時(shí)間，提高機(jī)床的產(chǎn)量，PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)故障警報(bào)功能，監(jiān)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，有利于機(jī)床的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也有利于機(jī)床的日常養(yǎng)護(hù)。

3.3 中央空調(diào)控制系統(tǒng)

PLC技術(shù)沒(méi)有應(yīng)用到中央空調(diào)控制系統(tǒng)時(shí)，控制系統(tǒng)主要由繼電器和數(shù)字控制器組成，整個(gè)中央空調(diào)控制系統(tǒng)的使用性能不夠完善，PLC技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中得以應(yīng)用，提高中央空調(diào)的抗干擾能力，整體的控制性能得到提升，中央空調(diào)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性得到了有效保障，控制系統(tǒng)的控制效果十分明顯。

3.4 交通控制系統(tǒng)

PLC技術(shù)在沒(méi)有運(yùn)用到交通控制系統(tǒng)之前，信號(hào)燈的控制系統(tǒng)存在一定的不足，紅綠燈之間轉(zhuǎn)換不夠規(guī)范，不能保證信號(hào)燈切換的精準(zhǔn)度，在實(shí)際運(yùn)行中，紅燈與綠燈之間切換出現(xiàn)延遲或者提前，容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。將PLC技術(shù)運(yùn)用到信號(hào)燈的控制系統(tǒng)中后，對(duì)交通控制系統(tǒng)的整體功能進(jìn)行技術(shù)改造，利用PLC技術(shù)精準(zhǔn)、快速的控制功能，提高交通控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，提升交通信號(hào)燈轉(zhuǎn)換的靈敏度，紅燈與綠燈切換更加的準(zhǔn)確、及時(shí)。在交通控制系統(tǒng)中，運(yùn)用人工智能完善系統(tǒng)的自動(dòng)化功能，實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈的智能化控制，緩解城市早、晚高峰時(shí)段的交通擁堵現(xiàn)象。PLC技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)控制中表現(xiàn)良好，應(yīng)用到交通電子監(jiān)控控制系統(tǒng)中，提升控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)交通監(jiān)控系統(tǒng)24 h 實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4 結(jié)語(yǔ)

PLC技術(shù)發(fā)展日益完善，使用的領(lǐng)域逐漸增多，使用范圍不斷擴(kuò)大，PLC技術(shù)也越發(fā)成熟，并且在石油、化工、機(jī)械制造、輕紡等諸多領(lǐng)域展示了良好的應(yīng)用性能。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，使用PLC技術(shù)的開(kāi)關(guān)量邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制以及數(shù)據(jù)處理能力，優(yōu)化企業(yè)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的電氣控制，提高企業(yè)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)質(zhì)量，簡(jiǎn)化設(shè)備的操作流程，提高員工的工作效率。