淺析PLC在電氣控制電路中的應用

摘 要： 可編程序控制器具有編程簡單、功能完善、實用性強、可靠性高、抗干擾能力強、體積小、重量輕、功耗低等特點，目前廣泛應用于工業電氣控制中。本文闡述了可編程序控制器的工作過程、運作方式，分析了可編程序控制器在電氣控制電路中的應用。

關鍵詞： 可編程序控制器 電氣控制電路 應用

可編程序控制器（簡稱PLC）是在計算機技術、自動控制技術和通訊技術基礎上發展起來的自動控制裝置，具有功能強、可靠性高、使用靈活方便、易編程等優點，廣泛應用于機械制造、電力、交通、建筑等行業。近年來，可編程技術在工業自動化、機電一體化、傳統產業技術改造等方面的應用越來越廣泛，成為現代工業的三大支柱之一。

一、PLC的基本工作過程

設計PLC控制系統時，要根據被控對象的要求，通過到現場研究、收集資料、設計人員與操作人員的密切配合，共同擬訂方案，提出存在的問題共同分析、解決，考慮到控制系統的簡單性與經濟性，以及后期的使用及維修因素，確保電氣控制系統的安全性、穩定性[1]。PLC的基本工作過程如下：一是控制信號的輸入AiwfVfbWFfoJojuiHBbHb+ypE+sJKrzuwXf+Gs5jviQ=。按照順序對輸入點進行掃描，并將輸入點的狀態讀到輸入繼電器中。二是程序的執行。CPU按照從上到下、從左到右的順序對程序進行掃描，結合輸入的狀態進行邏輯運算。三是控制信號的輸出。將程序運行過程中產生是結果保存到輸出狀態寄存器，經過輸出端向外輸出，實現控制設備的功能。在整個過程執行完后，再重新開始，并反復執行，每執行一次過程稱一個掃描周期。在實際應用中，多數機械設備的工作流程可分為一系列不斷重復的順序動作，而PLC的工作程序與其相似，所以PLC程序能夠很好地與機器動作對應。

二、PLC內部運作方式

在繪制PLC梯形圖時，經常會用到許多繼電器、計時器與計數器，這些“器件”在PLC內部是不存在的，PLC內部實現的是程序的運行，將狀態保存到存儲器中，經過輸出元件連接到外部機械裝置。這種方法能夠最大限度地減少控制器占用的空間。PLC掃描階梯圖的方式是先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU中并最后執行控制運作。整個的掃描過程分為三部分：一是輸入狀態檢查。首先檢查輸入端元件連接的開關或傳感器狀態，將其狀態寫入內存中。二是程式執行。CPU逐行掃描梯形指令，將需要的輸入點狀態從內存中取出。三是輸出狀態更新。將程序運行結果輸出，輸出狀態更新到PLC輸出部接點，并重回步驟一。

這三個步驟稱為PLC的掃描周期，完成掃描周期的時間稱為PLC的反應時間，如果PLC輸入信號的時間小于反應時間，那么有可能產生誤讀。所以在下一次程序執行前，輸出與輸入狀態會被更新一次[2]。

三、PLC在電氣控制電路中的應用

1.開關量和模擬量的控制。PLC控制技術替代了傳統的繼電器電路，實現順序控制及邏輯控制，既適用于單臺設備的控制，又適用于自動化流水線中，如生產線、組合機床、磨床等。在實際生產過程中，會出現很多連續變化的物理量，如溫度、速度、流量等模擬量，這些模擬量通過數字量之間的D/A轉換和A/D轉換得以實現，確保編程器對模擬量進行處理[3]。

2.集中式控制系統。集中式控制系統主要采用一臺功能較強大的PLC監視系統、對多臺設備進行控制，不同設備之間的連鎖、聯絡關系及運行順序等都由中央PLC來統一完成。集中式控制系統與單機控制系統相比，成本低、經濟實惠。如果改變一個控制對象的程序，就要停止中央PLC的控制，同時停止其他控制對象的運行。

3.分散控制系統。在分散控制系統中，每一個控制對象都設置一臺PLC，每臺PLC之間能通過信號的傳遞產生內部響應或連鎖等，或者由上位機通過數據通信總線實現通信任務。分散控制系統采取多臺機械生產線控制方式，生產線之間都有數據相連接，因為每個控制對象都由自身的PLC來控制，所以如果某臺PLC停止，其他PLC不會受到影響。

4.運動控制和數據處理。在控制機構的配置中，過去多采用直接應用于傳感器及執行機構的配置，而現在可以采用專用的運動控制模塊。例如伺服電機其單軸、可驅動步進電機等，PLC可廣泛應用于機器人、機械、電梯等場合。

在數據處理過程中，PLC具備數據傳送、數據轉換、數學運算、查表、排序及操作等功能，能夠實現對數據的采集、分析與處理。這些數據與存儲器中的數據都具備參考價值并完成控制操作。另外，這些數據也可以實現通過通信功能傳輸到智能裝置中。當前數據處理常應用于大型控制系統，如過程控制系統、柔性制造系統等[4]。

可編程序控制器（PLC）具有適應性強、可靠性高、使用方便等特點，加上性能高、價格相對合理，廣泛應用于電氣自動化控制領域。當前可編程序控制器的制造成本不斷下降、功能不斷加強，已成為工業企業電氣控制中的首選設備。

參考文獻：

[1]張希川.臺達ES/EX/SS系列PLC應用技術[J].中國電力出版社，2009.

[2]金廣業.可編程序控制器在我國的發展和應用[J].自動化博覽，2004，3.

[3]陳新欣，鄧錦熾.開放式可編程控制器的設計[J].微型機與應用，2011，5.

[4]廖常初.可編程序控制應用技術[M].重慶大學出版社，2002.