電氣控制與PLC應用技術的分析研究

【摘要】隨著科技水平的不斷發展，生產工藝的不斷提升，對控制系統的要求也相應的提高。從以前的手工控制到自動控制甚至將來的智能控制，都離不開PLC的貢獻，特別是電氣行業。PLC與電氣控制的融合應用使得電氣行業的蓬勃發展。在今天經濟一體化快速發展的趨勢之下，如何提高生產力，創造更多的國民產值成為國與國之間競爭的關鍵。在生產體系之中應用各種先進的技術和資源整合策略提高效率變得重要。基于PLC的電氣控制應用技術在電氣行業的貢獻可圈可點。本文將結合實際的不同的項目案例分析PLC與電氣控制應用技術的特點，作用和在未來的發展和前景。

【關鍵詞】 電氣控制 PLC 應用技術

PLC （可編程邏輯控制器），是一種專用于工業控制的計算機，是應用計算機應用技術 、 通訊技術和自動控制技術等技術而發展起來的通用控制器 。 PLC實質是可以進行儲存 、 邏輯運算 、 控制程序 、 控制時間 、 記錄數據和進行算術計算 ， 通過數字或模擬式輸入/ 輸出控制等的一種機械或生產過程 。主要特點有體積小，重量輕；實用性普遍；抗干擾能力強；應用簡單普通；維護與改造方便等。

電氣控制 ， 是指電氣設備一次 、 二次控制回路 ， 分為高壓電氣設備與低壓電氣設備。其主要功能是設備運行的可靠與安全 ，自動控制，保護、控制 、監視和測量等。

目前的PLC主要有以下幾方面的應用：開關量的邏輯控制，工業過程控制，運動控制，數據處理，通信及聯網。

一、PLC的工作過程

（1）收集和輸入初始數據：在控制系統的軟件程序的控制下，通過執行預編輯好的指令對輸入區域進行掃描，進行分析和判斷輸入區域所處的運行狀態。

（2）程序對特定功能的處理：根據用戶控制系統中設定的程序指令，按預先規定的規則進行全面掃描，并根據現場運行狀態、指令要求等情況，作出實時分析或者邏輯性運算。

（3）控制響應過程：把收集執行程序的相關分析結果和邏輯運算結果輸出到系統控制主機，再由主機向所有輸出點發出響應信號，從而控制相關設備。按照以上的步驟重新開始一遍，每一次就是一個工作周期。 在實際應用中往往需要很多的設備的若干個過程的工作。

二、PLC應用技術在電氣控制出現的問題以及采取的措施

（一）經常性控制出錯，造成信號無法傳送給PLC控制系統內部

1、由于線路老化、機械拉扯、自然動物的破壞等原因，導致輸送信號線產生故障，造成控制出差錯。發生這種錯誤，無法通過PLC控制系統完成對數據的抽取、加載與轉換。也不能正常接收PLC控制系統的一系列執行指令。

2、現場的電動閥、電磁開關等設備沒有關閉徹底、打開時沒有閉合充分，導致現場數據收集和傳輸故障，使PLC無法正常接收信息甚至接收錯誤，導致錯誤的控制運作，出現系統不能正常工作，造成現場信號無法傳送給PLC控制系統的控制出錯；

3、由于觸點與接線的接觸不良導致的機械開關、現場變送器自身的故障。常常出現的情況有接線不牢固、觸電接觸出現損壞等，致使現場信號無法將數據生成到數據中存儲后和將數據輸入PLC控制分析處理系統，不能進行數據采集、傳輸、處理的過程。影響系統的決策分析效率、信息查詢準確度以及數據輸出及時性。

（二）執行動作出差錯，造成指令無法執行

1、主要原因如：電磁干擾、控制負載的接觸器的接觸性不嚴密、控制負載的接觸器故障，導致PLC發出的動作執行指令無法完整的傳輸到執行端，控制系統應用中無法按照預期的要求動作完成。

2、機械開關、電動閥自身故障。如：機械開關接觸不良、電動閥松動等，這些原因都會導致控制系統無法正常工作。其他如：控制變頻器因為自身質量問題或者外力造成的損壞等故障，導致變頻器所帶電動機無法正常運行，最后使得系統無法正常運行。

三、相應的解決措施

（一）加強PLC控制系統中輸入信號的可靠性

必須確保所有選擇的各種控制系統中的設備以及相關零部件的可靠性以及耐用性，避免出現由于配件的原因而造成傳送信號線的故障。其他的措施包括對主界面功能模塊的更新和設計等。增加信號的可靠性是為了減少控制的出錯。增加控制的靈敏度。

（二）改善PLC電氣控制系統的預警系統

在PLC控制系統中配置完善、可靠以及人性化、智能化，網絡一體化的故障預警、報警功能十分重要，預警系統針對執行動作，實時的對動作的情況進行監控。防止指令出錯給系統帶來的損失。

四、部分案例背景和實施

（一）基于PLC的機床的電氣控制

機床的電氣控制中PLC與CNC裝置相互獨立，兩個裝置信號在CNC內部傳遞，PLC與機床電氣控制信號之間的傳送。主要是通過CNC與T/O接口實現以下的功能：PLC的初始化，急停，機車面板信號處理，坐標軸Y，Z軸，液壓，工作夾卸，主軸使能控制，報警子程序。數控的機床工件自動加緊、通信檢測自動建立通信連接、機械手自動換刀、刀位檢測、斷刀檢測等，數控機床的功能使監控自動化的實現，系統的生產率在很大程度上得到了提高。涉及機床的階段一般分為繪制圖紙及工藝、電氣安裝與現場調試、用戶單位的驗收.

（二）立體倉庫的PLC電氣控制

立體倉庫是物流的重要內容，是倉儲管理科學中的重要環節。目前的立體倉庫有升降橫移式，巷道堆垛式，垂直提升式，垂直循環式，圓形水平循環式。立體倉庫的組成有PLC，堆垛機，計算機，貨架，出入庫輸送機，穿梭機等。其中PLC是李天一倉庫電氣控制的核心。

立體倉庫系統在電機控制上采用閉環控制，其組成由高速計數器FM350接收編碼器反饋的轉數，將數字信號發送給PLC，實現電機閉環控制。立體倉庫的PLC電氣控制的應用使得倉庫貨物的出入庫效率提高，改善了傳統的倉儲管理的現狀。使得傳統的管理模式得到了改變。

（三）PLC在紡紗系統中的電氣控制

作為主機的PLC在紡紗系統中各類電氣設備的控制，包括電機控制，人機界面處理，開關柜控制。另外PLC還要采集來自個紗錠控制器的數據，并實時輸入到人機界面中，提供給操作人員。從邏輯結構上講，PLC和所有的紗錠控制器排成了邏輯環，其中PLC掌控著系統的網絡通信管理和維護工作。PLC和個紗錠組成的電氣系統承擔了沙疵檢測，清除，數據采集，統計等功能，便于管理維護和進行數據分析。與其他傳統的紗錠相比，PLC與紗錠多組成的電氣控制的紡紗系統具有運行速度快，成本低，體積小，精度高，能耗少，組網能力強等優點，并且系統采用自定義的現場總線協議，使得具有簡單，靈活，高速率的特點。

（四）環形打孔銑平面的PLC電氣控制

Sinumerik802c base line集成了PLC，CNC，HMI，I/O于一身的系統主控單元。而PLC通過輸入輸出接入E1，與機床主的機床控制面板，驅動繼電器，電磁閥，行程開關，保護開關相連并可靠的完成機床的各個動作，CNC與PLC之間有專門的地址用于相互傳遞信息。

以上的各種PLC與電氣控制的應用技術只是特定的一部分例子，在現實生活中有著成千上萬的這樣的系統和項目應用。這歸功與PLC的定制功能，它可以按照工業的各種不同的需求進行不同的設定和搭配。使得系統具有強大的功能

五、結語

其可靠性高、 操作簡單與維護方便，豐富的I/O接口模塊等特點使得在自動化控制中廣泛的應用。 現在PLC正朝著電氣控制，儀表控制，計算機控制一體化和網絡信息化的方向發展。在工業體系中隨處可見PLC的身影，如鋼鐵，石油，化工，建材，電力，機械制造，汽車，交通，運輸等。尤其在電氣控制的應用中，兩者的恰當融合和同步提升將會使得生產效率得到提高，促進社會的進步。

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