PLC在工業電氣自動化中的應用淺析

李佳佳 于洋

摘要：PLC 技術無論是在可靠性還是在穩定性方面，都具有很大的優勢，因此在電氣工程上，PLC 有很廣泛的應用，此外，在應用過程中，對于這項技術也的發展和進步也有推動作用，在很多應用中引入了先進的理念，使 PLC 技術在原有的基礎上取得了很大的進步。本文對PLC概念及工作原理、發展及在工業電氣自動化中的應用進行了分析和探討。

關鍵詞：PLC;工業;電氣;自動化;應用

PLC 技術從誕生到現在，已經有了幾十年的歷程。PLC 在許多場合的應用取得了成功，自身也有著很大的發展，起初，PLC適用于傳統制造業，現在 PLC 自身的發展能夠使其適用于在很多其他地方的應用。PLC 最有利的價值在于和電氣工業的結合，其諸多優點使其在電氣工程中有著很廣泛的應用，利用了 PLC控制系統的電氣工程，發生了革命性的變化。PLC 在電氣工程中主要承擔了許多控制環節，如：順序，開關和閉環控制等多種控制方式。這些控制在自動控制系統中屬于核心的地位。順序控制在各種控制系統和控制環節中使用的最多，是各種控制環節的基礎，目前的 PLC 技術能夠輕松的勝任順序控制。開關控制是指在控制的流程中根據一定的邏輯開關的通斷或者模式的切換，從一條控制落線到另一條控制路線的轉換等。閉環控制通常用于設備裝置自身的負反饋，如電機轉速控制，水泵功率控制和水位控制等等，應用廣泛。當然，基于 PLC 控制系統的功能遠遠不止以上三種，其在各種控制方式和模式之下都有著非常廣泛的應用。

1.PLC控制器概述

PLC控制器，也被稱為可編程控制器，是專門為了滿足如今工業企業的效率化，而特意設計的。它的誕生，為工業企業實現全自動化的機械化生產，提供了可能。只需要一個簡單的程序語言，電子機械就可以完全按照程序員設計的要求，進行全自動化的操作，為企業極大地提高了生產效率。由于其功能非常強大而且使用較為方便、可靠，PLC在電氣自動化中的應用，也將會隨之越來越廣泛，直至普及到整個工業領域。

2 電氣自動化概念及現狀

2.1 概念

電氣自動化，顧名思義就是對電氣工程相關的系統進行電子技術信息的處理、實驗數據分析、操作自動控制等等功能進行研究和開發的電子與計算機之間相互關聯的一種科學。在我國，隨著對電氣自動化的不斷深入研究，已經形成了一門系統的學問。2.2 電氣自動化現狀

目前，在我國主要發展的主流是IT與電氣自動化相結合的產品。以PC、服務器、Inter等技術引發的電氣自動化，進行了一次又一次的工業改革。隨著市場的需求，IT和電氣自動化將會達到更完美的融合。電氣自動化，將會逐漸地從服務領域滲入到工業的領域。目前主要有兩個方向：一個是對管理層的滲入，讓電氣自動化應用到管理系統，對的各種客戶數據或者是生產數據進行歸類總結，并且存取，以便隨時查詢;另外一個方向，就是信息技術對機器設備的滲入。

3 PLC概念及工作原理

3.1 概念

PLC控制器主要是通過計算機的程序，達到對設備進行控制，并實現自動化操作的目的。它是工業領域需求的結晶，是專門為了適應現代化工業的生產而設計的。最早的可編程邏輯 控 制器，被簡稱為PLC，主要是為了更好地實現邏輯控制，而用來取代繼電器的。隨著電子技術的快速發展，今天，這種邏輯控制器的功能，已經大大地超過了原本人們給予它的定義。現在它被定義為PC，為了與個人計算機名稱區別開來，才使用原來的PLC簡稱。

3.2 工作原理

它主要分為三個階段：第一，輸入采樣階段，在這個階段，PLC通過掃描的方式，對外來數據和所有輸入狀態進行讀取并存入I/O映象區相對應的單元內。

第二階段，程序執行階段，在這個階段，PLC在執行對用戶程序進行掃描時，總是按照從上到下的順序，進行操作，比如方塊堆積的金字塔，它總是從最頂端的方塊開始進行掃描。在掃描最頂尖的方塊時，又總是要按照人們固定的邏輯順序，從左到右，對方塊的各觸點線路進行掃描。并且在對觸點組成的控制線路，作邏輯運算的時候，也是按照從左到右，從上到下的既定順序進行。再根據運算出來的結果，對邏輯線罪狀在RAM對應位狀態進行刷新;或者再確定對該圖形是否需要對其執行特殊功能指令。

第三階段：輸出刷新，是在用戶程序掃描結束后，PLC才進入的另一階段。在這個階段里，CPU要根據I/O里面相對應的數據和狀態，對全部的輸出鎖存電器，進行再次刷新處理。然后再經過輸出電路，來驅動相對應的外設。這才是真正意義上的PLC輸出。

4 PLC在工業電氣自動化的應用

4.1 在傳統機床的應用

傳統機床主要是采用電氣控制的模式，使用的是繼電器的邏輯控制系統。這樣的系統，很容易發生觸頭電弧、或者是接觸不良，接線老化等一系列的問題。而且通過這樣系統控制的設備具有生產效率低下，能源消耗大，經常出故障而且維修困難等缺點。因此，為了提高工業電氣自動化的水平，應該采取PLC對機床的硬件和軟件進行各方面的改選，并且進行實施的控制。通過PLC系統對機器運行狀態的監控等功能，不僅可以提高硬件系統運行的效率。保護系統運行的穩定。而且，還可以降低機器設備的維護成本，節約能源的消耗。從而，進一步地實現，傳統的機床設備逐漸地從電氣控制向數字控制進行轉變。

PLC技術對于傳統機械控制系統的變動，讓PLC技術更加有效地融入到傳統機床的工作原理中，使得機器操作變得更加地簡便，而且完美地克服了電氣控制時，傳統機械故障多，效率低，磨損大的缺點，用全新的高效率、高精度、高重穩定性以及靈活的操作控制等優點重新賦予了這些傳統的機械機床。讓這些機床，重新煥發了新的生命。

4.2 PLC在火電廠控制系統應用：

在火電廠中，有包括水處理、輸煤、除灰除渣等等輔助系統的存在，這些系統在操作流程上，有許多的開關和順序控制，因為這樣而變得繁瑣。如果加入PLC系統的應用，就會對這些系統的工藝流程，做到完美的控制，做到有序化操作。這種屬于開關量的邏輯控制，可以更好地取代繼電器，幫助火電廠的輔助系統，更好地實現邏輯控制和順序控制。它的應用即可以是火電廠單臺的設備控制，也可以采用火電廠分層式的網絡結構，如把輸煤系統分主站層、現場傳感器和遠程IO站三部分。主站層由PLC和人機接口相關設備組成。遠程IO站的相關設備，通過光纖的方式，與主站層進行連接。而輸煤的現場傳感器與遠程IO站的相關設備，再進行二次光纖電纜的連接。這樣，操作人員就可以坐在控制室，就可以完成整個輸煤層的傳送和監督工作，通過控制室的顯示屏，對整個生產流程進行全面監督。

5.PLC 的發展趨勢及前景分析

工業生產過程中產品質量可控制不是人為操作所能實現的，更多的是借助在線檢測設備及儀器來完成產品參數的動態控制，需要整個工業生產流程的長期自動監控和調整，PLC技術為自動化控制的各項要求提供了實現機會，因此，其必將成為工業領域自動控制的發展趨勢。在工業生產提倡提質降耗、精細個性、網絡智能等大環境下，PLC技術必將向著網絡化、智能化、數字化的方向發展，實現工業生產的在線質量檢測、實時數據自動采集、故障自診斷、數據統一管理等先進技術發展。從發展前景看，隨著工業生產分工細致化，PLC將會成為過程控制領域內的日用品，同時其還可能利用通訊系統將控制功能形成閉環過程控制，其還將會逐漸替代嵌入式控制器。

6結語

PLC技術的誕生，既可以解決傳統機械機床控制系統的各種缺點，又能夠提升產品的品質，提高生產的效率，讓傳統的機床重新煥發了生命力，同時也帶動了市場經濟的更快速發展。企業之間也因此，將拉開競爭的差距。未來，PLC在工業企業的應用，將會更加地被重視，從而廣泛地應用到工業領域的各個角落。

參考文獻：

[1]石磊.PLC在工業自動化控制的應用.城市建設理論研究，2012（16）.

[2]劉紅軍.PLC在工業電氣自動化中的應用研究.信息系統工程.