席飛

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院南京分院，江蘇南京，210019）

1 PLC技術(shù)的背景與意義

PLC系統(tǒng)主要是用戶通過(guò)預(yù)編程，提前編寫好一些功能性程序，然后由CPU控制運(yùn)行這些程序，控制系統(tǒng)按照特定的指令和特定流程從一個(gè)指令過(guò)渡到另一個(gè)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化控制。由于PLC技術(shù)的指令信號(hào)傳輸渠道是單向的，因此PLC技術(shù)控制的系統(tǒng)只能從一個(gè)指令變成另一個(gè)指令的單向運(yùn)作，且同一時(shí)間只能運(yùn)行一段程序，像這樣按照既定的程序流程一直循環(huán)下去。

PLC系統(tǒng)的接線量相對(duì)較小，由于PLC系統(tǒng)在輸入端以及輸出端需要應(yīng)用實(shí)際接線，其他內(nèi)部當(dāng)中的線路均能夠利用軟件有效的連接起來(lái)，在實(shí)際工作過(guò)程當(dāng)中PLC系統(tǒng)能夠自動(dòng)通過(guò)程序的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，一旦控制要求發(fā)生變化的時(shí)候，只需要將存儲(chǔ)器當(dāng)中的控制程序進(jìn)行修改即可，就能夠有效完成工作，并且不用將接線進(jìn)行變動(dòng)，進(jìn)而能夠明確體現(xiàn)出控制的通用性以及靈活性。

PLC系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)的一種，在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制當(dāng)中應(yīng)用較為廣泛，其結(jié)構(gòu)主要包括有接口電路、電源、通信模塊等。在整個(gè)系統(tǒng)中，電源為整個(gè)系統(tǒng)程序運(yùn)作提供動(dòng)力，電源的穩(wěn)定同樣也會(huì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此PLC技術(shù)供應(yīng)商都非常重視對(duì)系統(tǒng)電源的選用和研發(fā)，以追求電源電壓的穩(wěn)定性和蓄電容量作為主要選用標(biāo)準(zhǔn)。在有穩(wěn)定動(dòng)力的前提下，CPU按照既定程序的研判條件，去判斷出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，將寄存器當(dāng)中的數(shù)據(jù)傳送到對(duì)應(yīng)的輸出裝置。接口電路的作用包括輸入數(shù)據(jù)以及輸出數(shù)據(jù)，不同的電路則有不同的接口所組成，其之間的共同作用將整個(gè)數(shù)據(jù)和信號(hào)的輸入與輸出予以完成。PLC系統(tǒng)的特征主要為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有靈活性，操作非常簡(jiǎn)便，可以有效適應(yīng)在復(fù)雜的環(huán)境之下進(jìn)行工作。

2 PLC在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制當(dāng)中的應(yīng)用策略

PLC系統(tǒng)的功能較為強(qiáng)大，應(yīng)用較為廣泛，然而在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，大部分圍繞三個(gè)領(lǐng)域，第一個(gè)就是PLC系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，在以往的控制系統(tǒng)當(dāng)中有很多方法，然而PLC系統(tǒng)的應(yīng)用會(huì)讓數(shù)控系統(tǒng)在定位控制過(guò)程當(dāng)中準(zhǔn)確性明顯提高，同時(shí)操控較為簡(jiǎn)便，第二個(gè)就是PLC系統(tǒng)在交通控制系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，大部分就是對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行控制，或者能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)總線進(jìn)行有效控制。另外，通過(guò)將PLC電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用到交通系統(tǒng)中，能夠節(jié)約大量的人力資源，同時(shí)也能更加精確和實(shí)時(shí)的監(jiān)控關(guān)鍵路段的交通安全狀況。特別是交通信號(hào)燈系統(tǒng)與智能城市人工智能系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，使得交通信號(hào)燈系統(tǒng)更加智能化，一定程度上緩解了城市普遍存在的堵車問(wèn)題。因?yàn)槠渲悄芑O(shè)備方面的應(yīng)用，會(huì)使整個(gè)交管系統(tǒng)更為規(guī)范，攝像頭會(huì)實(shí)時(shí)抓拍車輛違規(guī)違章行為。第三個(gè)領(lǐng)域就是對(duì)中央空調(diào)的應(yīng)用，其中包括繼電器、可編程控制器以及直接數(shù)字，直接數(shù)字以及繼電器由于自身的種種缺陷，已經(jīng)應(yīng)用非常少，特別是繼電器。然而PLC系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好，抗干擾能力非常強(qiáng)，維護(hù)起來(lái)也非常簡(jiǎn)便，進(jìn)而使PLC系統(tǒng)的應(yīng)用前景非常廣闊。

2.1 順序控制

其指的是在每一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)的作用之下必須要根據(jù)順序予以操作，在具體實(shí)施期間，隨著應(yīng)用時(shí)間的不斷持續(xù)，大部分的設(shè)備能量損耗會(huì)明顯增加。這樣就會(huì)導(dǎo)致企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受損。為了能夠避免這種現(xiàn)象出現(xiàn)，就需要在系統(tǒng)當(dāng)中加入PLC技術(shù)予以順序控制，通過(guò)其開(kāi)關(guān)量真正實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)機(jī)構(gòu)操作順序予以控制；通過(guò)模塊的形式來(lái)對(duì)每一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)給予單一控制，進(jìn)而能夠避免由于某一個(gè)機(jī)構(gòu)發(fā)生問(wèn)題的時(shí)候，不會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不良影響。

例如，對(duì)三項(xiàng)電動(dòng)機(jī)的順序控制通過(guò)PLC就能夠給予真正實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)M2當(dāng)中的控制電路首先與接觸器當(dāng)中的KM1線圈并接以后在與其自鎖觸頭進(jìn)行串接，這樣就能夠保證電動(dòng)機(jī)M1在啟動(dòng)以后，M2才可以啟動(dòng)順序控制要求。

2.2 開(kāi)關(guān)控制

其指的是利用控制繼電器的連通與關(guān)斷之間的值，對(duì)電氣設(shè)備給予有效控制。在以往的自動(dòng)化控制期間，開(kāi)關(guān)量控制的方法還存在一系列的不足之處，例如，敏感性相對(duì)較強(qiáng)、穩(wěn)定性相對(duì)較差等。這些問(wèn)題對(duì)整個(gè)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)非常大的影響。然而在整個(gè)控制系統(tǒng)過(guò)程當(dāng)中加入PLC技術(shù)，不但能夠保證整個(gè)控制過(guò)程當(dāng)中的質(zhì)量，同時(shí)還能夠有效降低事故的發(fā)生率，進(jìn)而使整個(gè)電氣設(shè)備的應(yīng)用率顯著提升。

例如，應(yīng)用PLC技術(shù)能夠?qū)\(yùn)輸車進(jìn)行有效控制，利用計(jì)算機(jī)指令，對(duì)內(nèi)部繼電器當(dāng)中的通斷進(jìn)行有效控制，進(jìn)而能夠真正實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸小車的左行或右行，在這一期間，PLC技術(shù)就能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)給予有效調(diào)整，進(jìn)而能夠保證計(jì)算機(jī)指令的有序進(jìn)行，最終可以使整個(gè)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行效率進(jìn)一步提高。

2.3 閉環(huán)控制

閉環(huán)控制主要指，接受輸出的設(shè)備會(huì)將運(yùn)行指令以后的成效通過(guò)數(shù)據(jù)作為新一輪的輸出信號(hào)，重新傳輸給CPU進(jìn)行第二輪的研判，CPU向輸出設(shè)備發(fā)布指令后，輸出設(shè)備在運(yùn)行指令后會(huì)再將運(yùn)行成效和自己的運(yùn)行狀態(tài)再次第三輪發(fā)給CPU。像這樣對(duì)PLC系統(tǒng)就是閉環(huán)控制類型。

例如，在自動(dòng)化控制伺服電機(jī)時(shí)，就可以運(yùn)用閉環(huán)控制的PLC系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩異常波動(dòng)時(shí)，會(huì)及時(shí)的向電機(jī)發(fā)出調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與極性方向的指令。

例如，PLC技術(shù)能夠?qū)?dòng)力泵進(jìn)行有效控制，其將開(kāi)關(guān)啟動(dòng)以后，PLC技術(shù)就會(huì)對(duì)整個(gè)運(yùn)行時(shí)間的多少進(jìn)行有效分析，利用對(duì)動(dòng)力泵運(yùn)行的實(shí)際分析，采用閉環(huán)控制模式對(duì)，電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵部件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從部件運(yùn)行狀態(tài)、溫度等方面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)矯正關(guān)鍵部件的運(yùn)行狀態(tài)。在PLC采取閉環(huán)控制期間，閉環(huán)信息的傳輸效率更高，系統(tǒng)運(yùn)行更加有效率，且有PLC閉環(huán)系統(tǒng)一般為單通道，信息傳輸過(guò)程中不易受到干擾，準(zhǔn)確性更高。所以，在具體運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)期間，能夠把PLC技術(shù)應(yīng)用在電機(jī)設(shè)備自動(dòng)化控制里面，特殊情況的時(shí)候，需要將PLC技術(shù)與常規(guī)控制模式有效結(jié)合起來(lái)，進(jìn)而能夠使其整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率顯著提升。

2.4 運(yùn)動(dòng)控制

運(yùn)動(dòng)控制主要是針對(duì)電氣工程中的各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。能夠極大提高系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性，同時(shí)也能保證系統(tǒng)按照既定的程序流程完成生產(chǎn)任務(wù)。運(yùn)動(dòng)控制主要是根據(jù)各部件的動(dòng)態(tài)變化的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)集成多個(gè)單片機(jī)的方法對(duì)設(shè)備的耗材部件進(jìn)行監(jiān)控，適時(shí)的更換損耗嚴(yán)重的系統(tǒng)耗材。同時(shí)以發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組的PLC技術(shù)控制為例，運(yùn)動(dòng)控制模式的PLC系統(tǒng)相對(duì)架構(gòu)較為龐大，但工作效率較高，同時(shí)能準(zhǔn)確的掌握整個(gè)機(jī)組的設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)。

例如，采取PLC技術(shù)能夠真正實(shí)現(xiàn)三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，其當(dāng)中的控制電路如圖1所示；其控制接線圖與梯形圖如圖2所示。

圖1 控制電路圖

圖2 三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制接線圖與梯形圖

未來(lái)，電氣設(shè)備還會(huì)制造出更好更多的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)創(chuàng)造與實(shí)際情況相符合，人機(jī)界面會(huì)日趨成熟，大力發(fā)展前景良好的通訊設(shè)備，通過(guò)不斷的更新PLC技術(shù)，加大對(duì)新型PLC系統(tǒng)研發(fā)投入，積極將人工智能等領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)融入到電氣設(shè)備中來(lái)，這樣才能保證PLC系統(tǒng)在追求智能化和效率化生產(chǎn)模式的當(dāng)下仍然有較為廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)如今，PLC系統(tǒng)的應(yīng)用范圍就相對(duì)較為廣泛，例如，在計(jì)算機(jī)散熱控制系統(tǒng)DCS當(dāng)中的應(yīng)用較為廣泛，其優(yōu)點(diǎn)較為明顯，響應(yīng)速度相對(duì)較快、穩(wěn)定性良好，智能化程度較高以及網(wǎng)絡(luò)布局相對(duì)較廣等。除此之外，PLC技術(shù)能夠積極配合變頻器，可以將以往系統(tǒng)當(dāng)中的調(diào)速性能予以有效改善，進(jìn)而使效率顯著提升。

3 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化當(dāng)中的應(yīng)用前景

PLC的抗干擾性還需要進(jìn)一步增強(qiáng)，一旦當(dāng)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣的時(shí)候或有電磁干擾的時(shí)候，PLC技術(shù)系統(tǒng)在運(yùn)算過(guò)程當(dāng)中還是非常容易產(chǎn)生問(wèn)題，與此同時(shí)這些問(wèn)題還會(huì)造成部分生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生錯(cuò)誤，造成整個(gè)生產(chǎn)無(wú)法正常有序的進(jìn)行，因此，提升PLC技術(shù)的穩(wěn)定性是目前迫切需要解決的問(wèn)題，與此同時(shí)在提升抗干擾能力的過(guò)程當(dāng)中，在安裝、設(shè)計(jì)以及應(yīng)用期間也需要盡量的減少不必要的影響，以免對(duì)整個(gè)整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)不必要的影響。另外，PLC技術(shù)要吸取其他相類似系統(tǒng)當(dāng)中的優(yōu)點(diǎn)予以不斷完善自身，DCS技術(shù)已經(jīng)逐漸完善，PLC技術(shù)與DCS技術(shù)之間相互吸收當(dāng)中的優(yōu)點(diǎn)，并且予以同化，進(jìn)而發(fā)展成為了一個(gè)全新的控制系統(tǒng)，即FCS系統(tǒng)，這就是最為有利的結(jié)合。在將原系統(tǒng)當(dāng)中的特性予以保存下來(lái)，并且FCS系統(tǒng)對(duì)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展起到良好的促進(jìn)作用，最終使數(shù)字化控制予以充分體現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

PLC技術(shù)應(yīng)用在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制當(dāng)中，能夠?qū)?fù)雜的繼電器邏輯予以有效簡(jiǎn)化，使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯提高，同時(shí)在一定程度上，將整個(gè)設(shè)備當(dāng)中的結(jié)構(gòu)予以不斷完善，使一系列生產(chǎn)以及應(yīng)用成本進(jìn)一步降低。另外，采取PLC技術(shù)，工作人員可以在相對(duì)較短的時(shí)間以內(nèi)就可以熟悉掌握相關(guān)操作技巧和維修工作，因此，在諸多方面均存在非常明顯的優(yōu)勢(shì)，PLC技術(shù)在我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)方面也提供了非常重要的參考依據(jù)。相信在不久的將來(lái)，仍然需要將目前的PLC技術(shù)予以改進(jìn)，能夠使PLC技術(shù)在復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行有效控制，進(jìn)而對(duì)電氣自動(dòng)化控制得以持續(xù)、良好的發(fā)展。