PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

陳鏡波

（潮州正龍電池工業(yè)有限公司，廣東 潮州515644）

0 引言

電氣自動(dòng)化是工業(yè)自動(dòng)化的重要組成部分，也是工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)，是一個(gè)國家現(xiàn)代化發(fā)展的重要標(biāo)志，可以說電氣自動(dòng)化水平代表著一個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展水平。隨著電氣自動(dòng)化的快速發(fā)展，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)開始全面用于電氣自動(dòng)化當(dāng)中，如遠(yuǎn)程控制技術(shù)、智能控制技術(shù)等。PLC技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的一種可編程控制器，是智能控制技術(shù)的一種，這種技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用到電氣自動(dòng)化當(dāng)中，并且顯著提高了電氣自動(dòng)化水平。

1 PLC技術(shù)與電氣自動(dòng)化

1.1 PLC技術(shù)

PLC技術(shù)是可編程控制器的簡稱，它雖然本身屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)，卻是為工業(yè)控制應(yīng)用專門設(shè)計(jì)制造的一種控制器。早期的可編程控制器又被稱為可編程邏輯控制器，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和PLC本身的逐漸成熟，現(xiàn)在所使用的PLC已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制的范圍，不過習(xí)慣上仍稱之為PLC。PLC的控制原理主要分為3個(gè)步驟，即輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。在輸入階段，PLC利用數(shù)據(jù)掃描器一次讀入所有的輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存在PLC的I／O映像區(qū)內(nèi)。然后按照由上到下的基本順序掃描用戶程序，一般呈現(xiàn)出一個(gè)梯形圖，掃描完成后進(jìn)行邏輯運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)的位狀態(tài)。掃描用戶程序以后，就進(jìn)入輸出刷新階段，控制器中的CPU向系統(tǒng)發(fā)出指令，按I／O映像區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，在經(jīng)過輸出電路驅(qū)動(dòng)外設(shè)，達(dá)到控制電器系統(tǒng)的目的。PLC基本結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 PLC的組成

1.2 電氣自動(dòng)化

所謂電氣自動(dòng)化主要是指研究與電氣工程相關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、實(shí)驗(yàn)分析、研制開發(fā)以及電子和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的一門科學(xué)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各種科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用，我國的電氣自動(dòng)化走上了快速發(fā)展的道路，電氣自動(dòng)化水平不斷提高。目前，電氣自動(dòng)化已經(jīng)運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，并且已經(jīng)在電氣自動(dòng)化中融入了嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，收到了良好的效果。尤其是PLC技術(shù)的應(yīng)用，顯著提升了電氣自動(dòng)化的靈活性和控制性，大大拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍。

2 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用是非常廣泛的，如在中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、公路交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面，都有著比較廣泛的應(yīng)用。筆者就PLC技術(shù)在這些自動(dòng)化系統(tǒng)中進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以下將具體闡述。

2.1 PLC在中央空調(diào)上的應(yīng)用

中央空調(diào)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活有著密切的關(guān)系，無論是在工業(yè)生產(chǎn)中，還是在城市居民的日常生活中，都是不可缺少的一種工業(yè)系統(tǒng)。例如，在一些對(duì)溫度要求比較高的電子企業(yè)中，中央空調(diào)是車間生產(chǎn)的必備設(shè)備，一般要借助中央空調(diào)來穩(wěn)定車間內(nèi)的溫度。目前，中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的控制方式主要有3種，即早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器（DDC）以及可編程序控制器（PLC）控制系統(tǒng)。其中，PLC控制系統(tǒng)不僅智能化水平較高，而且具有良好的抗干擾能力，并且對(duì)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也沒有硬性的要求，運(yùn)行的可靠性大大提高，使用和維護(hù)起來也很方便，目前已經(jīng)成為中央空調(diào)中應(yīng)用最廣泛的控制系統(tǒng)。

2.2 PLC在公路交通系統(tǒng)上的應(yīng)用

隨著城市的快速發(fā)展，公路交通系統(tǒng)在很大程度上決定了城市的秩序，尤其是交通秩序，立交橋等城市交通系統(tǒng)的復(fù)雜化，使交通信號(hào)燈的控制更加困難。傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈的控制方式，已經(jīng)不適應(yīng)公路交通系統(tǒng)快速發(fā)展的需要。因此，現(xiàn)在很多城市將PLC技術(shù)應(yīng)用到交通信號(hào)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，形成了PLC型交通信號(hào)燈控制器，對(duì)交通信號(hào)燈的控制能力大大增加，使其對(duì)城市發(fā)展的適應(yīng)力能力明顯地提高。這是因?yàn)镻LC控制器對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)力很強(qiáng)，并且內(nèi)部也具有豐富的定時(shí)器資源，對(duì)城市交通發(fā)展中常用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈能夠進(jìn)行精確的控制，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)岔路口的控制。目前，國內(nèi)使用的PLC交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)在內(nèi)部具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通過PLC編程控制可以對(duì)交通信號(hào)進(jìn)行全天候的無人管理。由于PLC控制器自身具有聯(lián)網(wǎng)通訊的功能，這樣就能夠幫助交通部門對(duì)各個(gè)信號(hào)燈進(jìn)行局域網(wǎng)式的統(tǒng)一調(diào)度和管理，最大程度地縮小車輛信號(hào)燈的等候時(shí)間，從而更加科學(xué)地對(duì)城市交通進(jìn)行管理。

2.3 PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中一種不可缺少的技術(shù)，而數(shù)控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與PLC應(yīng)用有著密切的關(guān)系。目前常見的數(shù)控系統(tǒng)主要有3種，即點(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控系統(tǒng)主要用于機(jī)械加工，其中點(diǎn)位控制一般用于孔加工機(jī)床，如鉆孔機(jī)床、鏜孔機(jī)床等，其是為了在加工過程中實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置向另一個(gè)位置的精確移動(dòng)，一般來說并不考慮加工物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，移動(dòng)過程中一般不進(jìn)行加工。目前，數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要有2種方式，即全功能數(shù)控裝置和單板機(jī)控制，這2種控制系統(tǒng)都應(yīng)用了PLC，只不過在功能和應(yīng)用范圍上有很大的區(qū)別。全功能數(shù)控裝置的功能非常完善，但是價(jià)格非常昂貴，對(duì)于一些企業(yè)來說這種裝置的許多功能完全是多余的。為了滿足一般企業(yè)的發(fā)展需要，市場(chǎng)上出現(xiàn)了基于PLC的單板機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，其是為了解決傳統(tǒng)單片機(jī)中長期存在的設(shè)計(jì)硬件電路、接口電路、驅(qū)動(dòng)電路和抗干擾問題，不僅能根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整機(jī)床功能，還能根據(jù)技術(shù)進(jìn)步對(duì)機(jī)床功能進(jìn)行升級(jí)，這一點(diǎn)滿足了很多中小企業(yè)的發(fā)展需要，增加了企業(yè)經(jīng)營管理的靈活性。

2.4 PLC在電池生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

隨著我國電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電池生產(chǎn)線中也開始應(yīng)用PLC控制技術(shù)，不僅有效增加了對(duì)生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。如FDK全自動(dòng)堿性高能電池生產(chǎn)線，全線采用了PLC、變頻器、步進(jìn)電機(jī)、觸摸屏等高科技產(chǎn)品，可以精確地控制設(shè)備的運(yùn)行。這種電池生產(chǎn)線運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，尤其是可能影響電池質(zhì)量的一些環(huán)節(jié)，如人工環(huán)節(jié)等進(jìn)行有效的控制，當(dāng)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)排除。目前，國內(nèi)一些較大的電池生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)系統(tǒng)中都使用了這一技術(shù)。

3 結(jié)語

隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，PLC應(yīng)用前景將更加廣闊，其對(duì)電氣自動(dòng)化的提升作用將更加明顯?；赑LC的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的規(guī)格、種類、應(yīng)用范圍將會(huì)進(jìn)一步拓展，以滿足不同工業(yè)控制場(chǎng)合的需求。因此，國家要加大對(duì)該系統(tǒng)的科研投入力度，使更多的先進(jìn)技術(shù)能夠應(yīng)用于電氣自動(dòng)化中，為工業(yè)和企業(yè)發(fā)展提供更加先進(jìn)的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備。

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