PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

摘 "要：PLC為一種工業(yè)控制器，主要以中央處理器為核心，并綜合了自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)，在電氣自動(dòng)化發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。本文在分析PLC結(jié)構(gòu)與特征的基礎(chǔ)上，介紹了PLC的基本原理，闡述了PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC;電氣自動(dòng)化;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：F407.61 " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：F " " "文章編號(hào)：1674-3520（2014）-11-00-01

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)在各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了進(jìn)一步完善，尤其是可編程邏輯控制器（PLC）在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用，使傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中存在的維修麻煩、耗材等弊端得到有效解決[1]。當(dāng)前，隨著PLC在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛，采用PLC對(duì)電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后，適應(yīng)于工業(yè)生產(chǎn)需求，并具有通迅設(shè)備和人機(jī)界面操作簡(jiǎn)單、可靠性增強(qiáng)、成本降低及維修簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在電氣自動(dòng)化中得到了進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

一、PLC結(jié)構(gòu)與特征分析

可編程邏輯控制器（PLC）是一種具有微處理機(jī)的數(shù)字電子設(shè)備，專(zhuān)用于工業(yè)控制中。其硬件結(jié)構(gòu)基本與微型計(jì)算機(jī)相同。其基本組成部分包括了電源模塊、存儲(chǔ)器及中央處理器（CPU）。其中，電源模塊能夠保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在整個(gè)系統(tǒng)中起著非常重要的作用;存儲(chǔ)器主要分為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器和系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，即存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器和存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器。中央處理器（CPU）主要作用在于能對(duì)用戶(hù)程序中是否存在錯(cuò)誤語(yǔ)法進(jìn)行診斷，并能隨時(shí)檢查存儲(chǔ)器、I/O的狀態(tài)。近年來(lái)，大型PLC還采用了雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，使PLC的可靠性得到了進(jìn)一步提高。這樣以來(lái)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不會(huì)受到個(gè)別CPU故障的影響。

PLC技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有很大的優(yōu)勢(shì)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是編程簡(jiǎn)單。編程語(yǔ)言采用的是邏輯圖、梯形圖等，比較簡(jiǎn)明，有利于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，并且系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期較短;二是程序可實(shí)現(xiàn)在線修改，無(wú)需拆動(dòng)硬件就可以改變控制方案;三是性能價(jià)格比高，功能較強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能;四是通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)集中管理和分散控制;五是抗干擾性和適應(yīng)性強(qiáng)、方便維修。

二、PLC的技術(shù)原理

首先，輸入采樣。在輸入采樣這個(gè)步驟中，PLC主要通過(guò)掃描的方式讀取采樣數(shù)據(jù)，然后利用I/O映像區(qū)中所對(duì)應(yīng)的單元存儲(chǔ)這些讀取的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)采樣輸入后，將繼續(xù)對(duì)轉(zhuǎn)入用戶(hù)執(zhí)行輸出刷新操作。盡管在這個(gè)階段中所輸入的數(shù)據(jù)狀態(tài)可能發(fā)生變化，I/O映像區(qū)中處理單元所接收的數(shù)據(jù)也不會(huì)發(fā)生改變。因此，如果輸入數(shù)據(jù)時(shí)以脈沖信號(hào)的形式輸入，要確保信號(hào)的寬度要大于掃描周期，才能保證在任何情況下都能讀入所輸入的數(shù)據(jù)信息[2]。

其次，程序執(zhí)行。PLC在對(duì)用戶(hù)程序進(jìn)行掃描時(shí)，主要是以自上而下的順序，并在掃描過(guò)程中按照路線和固定的順序進(jìn)行運(yùn)算。而用戶(hù)程序的各個(gè)觸電會(huì)構(gòu)成掃描線路，其掃描順序遵循的是由上至下，由左至右。進(jìn)而得出運(yùn)算結(jié)果，并對(duì)I/O映像區(qū)中的狀態(tài)或邏輯線圈在存儲(chǔ)區(qū)中的狀態(tài)根據(jù)該結(jié)果來(lái)完成刷新操作，以此來(lái)確定對(duì)于用戶(hù)程序中的處理指令是否執(zhí)行。

最后，系統(tǒng)輸出刷新。PLC在此階段完成的操作是用戶(hù)程序執(zhí)行完之后的刷新。系統(tǒng)的中央處理器會(huì)在刷新過(guò)程中根據(jù)前一階段輸入的數(shù)據(jù)或I/O映像中相應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行鎖存電路，最后完成對(duì)其他外設(shè)的驅(qū)動(dòng)，而PLC真正要完成的任務(wù)是這一過(guò)程中的輸出。

三、PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

（一）PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

數(shù)控系統(tǒng)包括三種控制系統(tǒng)，即：一是連續(xù)控制系統(tǒng);二是直線控制系統(tǒng);三是點(diǎn)位控制系統(tǒng)。通常在機(jī)械加工過(guò)程中點(diǎn)位系統(tǒng)主要是在孔加工機(jī)床上實(shí)現(xiàn)精確移動(dòng)，并能夠準(zhǔn)確控制移動(dòng)部件的終點(diǎn)位置。一般實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)點(diǎn)位控制主要包括兩種方法，即：一是采用全功能的數(shù)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制;二是采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制。前者要求裝備非常完善，但價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)較昂貴。后者除了開(kāi)發(fā)軟件之外還要研究其設(shè)計(jì)硬件，尤其是解決現(xiàn)場(chǎng)干擾問(wèn)題要引起重視。

（二）PLC在消防系統(tǒng)中的應(yīng)用

近年來(lái)，PLC可編程序控制器逐漸在消防水泵中得到了廣泛應(yīng)用。在消防系統(tǒng)中，消防控制功能不變的情況下，PLC能夠避免因人為管理疏漏而導(dǎo)致的設(shè)備故障。消防水泵在消防設(shè)備中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而PLC在消防水泵中主要用于設(shè)定泵組的啟動(dòng)時(shí)間，并通過(guò)巡檢對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換。通常消防泵在自動(dòng)狀態(tài)下會(huì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)到巡檢狀態(tài)，第一臺(tái)泵在沒(méi)有消防用水需求的情況下會(huì)自動(dòng)根據(jù)設(shè)備確定啟動(dòng)時(shí)間，并且巡檢周期可任意進(jìn)行選擇。

（三）PLC在中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用

中央空調(diào)主要經(jīng)歷了繼電器控制方式、直接數(shù)字式數(shù)控制器及可編程序控制器這三種控制方式。由于最早的繼電氣控制方式耗能高、系統(tǒng)較復(fù)雜且發(fā)生故障的可能性多，因而阻礙了其發(fā)展，逐漸被淘汰。隨后中央空調(diào)采用了直接數(shù)字式數(shù)控制器作為主要的控制方式，但該控制方式抗干擾能力較弱，在應(yīng)用發(fā)展上受到了分級(jí)分步結(jié)構(gòu)方式的限制[3]。隨即，PLC應(yīng)用于中央空調(diào)控制系統(tǒng)中，該控制方式彌補(bǔ)了前兩者的缺點(diǎn)，具有抗干擾能力強(qiáng)、使用方便運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

（四）PLC在交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC在交通系統(tǒng)中主要用于控制交通信號(hào)燈，其主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠截取PLC對(duì)環(huán)境適應(yīng)性較好，并且可以利用內(nèi)部定時(shí)器資源，可用于控制漸進(jìn)式信號(hào)燈，特別是在多岔路口使用，在管理一條道路上的信號(hào)燈時(shí)可組成局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這樣以來(lái)，不但實(shí)現(xiàn)了科學(xué)化的交通管理，還縮短了車(chē)輛等候時(shí)間，為管理業(yè)提供了方便。

總之，PLC可編程邏輯控制器與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，不僅解決了過(guò)去可靠性低、高耗能及操作不便等各種弊端，還降低了成本，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，為維修工作提供了方便。PLC在我國(guó)電氣自動(dòng)化建設(shè)中將發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，這為我國(guó)全面實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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