基于PLC的自動化電氣控制措施分析

彭芙蓉

摘要：迄今為止，快速發(fā)展的現(xiàn)代科技和自動化控制技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，所以PLC已經(jīng)成為工業(yè)自動化控制中不可缺少的一部分，并且有像日常生活深入的趨勢。從而得知，在工業(yè)不斷成熟的工業(yè)自動化過程中，固有的電器控制不能適應(yīng)發(fā)展的要求，從而使可編程控制器自動化電氣控制順應(yīng)歷史潮流進(jìn)入到工業(yè)領(lǐng)域。所以本文對PLC的自動化電氣控制措施進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：PLC；自動化；電器控制；應(yīng)用

引言：隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，電氣控制的自動化需求越來越大，行業(yè)中比較關(guān)注的是自動化電氣控制措施，積極采取PLC的應(yīng)用，可有效保障電氣控制的精準(zhǔn)度。基于PLC的自動化電氣控制措施，具有較高的控制能力，發(fā)揮PLC的優(yōu)勢，體現(xiàn)了電氣自動化控制的可靠性，進(jìn)而滿足現(xiàn)代行業(yè)的發(fā)展需求。

一、 PLC自動化控制的理念概述

可編程控制器（ProgrammableController）是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器，簡稱PLC。在60年代，電氣設(shè)備生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時電氣設(shè)備的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，電氣設(shè)備型號更新的周期越來越短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計和安裝，十分費(fèi)時、費(fèi)工、費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，并在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。可編程控制器簡稱PLC（ProgrammableLogicalController），其特色為可利用軟件程序來取代傳統(tǒng)電氣控制的配線工作，直接把控制電路的階梯圖（Ladderdiagram）轉(zhuǎn)換成PLC程序，鍵入可編程控制器內(nèi)即可執(zhí)行，省去了配線的麻煩，并在偵錯、更改設(shè)計上能夠更加方便，并且更有彈性。

二、 PLC自動化控制的應(yīng)用價值及其工作原理

第一，低成本。利用電話線上網(wǎng)，最大的優(yōu)點(diǎn)就是成本低。由于利用電話線上網(wǎng)，直接使用現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)就可以實現(xiàn)通信，而不需要另外鋪設(shè)電話線、光電纜等，大大地減少了在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的投資。第二，范圍廣。無所不在的電話線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。電話線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。第三，高速。利用電話線上網(wǎng)能夠提供高速傳輸。第四，便捷。不管在家里的哪個角落，只要連接到房間內(nèi)的任何電源插座上，就可立即擁有PLC帶來的高速網(wǎng)絡(luò)享受。第五，永遠(yuǎn)在線。PLC屬于"即插即用"。第六，結(jié)構(gòu)靈活。通過PLC技術(shù)實現(xiàn)Internet接入，可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率。第七，家庭數(shù)字化。PLC技術(shù)能夠通過電話線將整個家庭的電器與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)為一體，在室內(nèi)的設(shè)備之間構(gòu)筑起可自由交換信息的局域網(wǎng)，使人們能夠通過網(wǎng)絡(luò)來控制自己家里的電器設(shè)備。

最初研制生產(chǎn)的可編程邏輯控制器主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的：繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)，在繼電器控制線路的哪個位置上都會同時動作；可編程邏輯控制器的CPU則采用順序邏輯掃瞄用戶程序的運(yùn)行方式，如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）不會立即動作，必須等掃瞄到該觸點(diǎn)時才會動作。

為了消除兩者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms。因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機(jī)的運(yùn)行方式--掃描技術(shù)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。

三、 基于PLC的自動化電氣控制措施

自動化電氣控制措施的核心支撐是PLC，PLC在控制措施中，提供了可編程的方式，實現(xiàn)了自動化的控制。結(jié)合PLC的應(yīng)用，分析自動化電氣的控制措施，如下：

1、數(shù)據(jù)控制

自動化電氣中的數(shù)據(jù)控制措施，是一項根本的控制方式，比較常見的有：統(tǒng)計控制、數(shù)學(xué)控制等，由于數(shù)據(jù)控制對處理速度的要求較高，所以采用PLC輔助，PLC編程后，能夠規(guī)劃自動化電氣中的數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行相關(guān)的分析，促使PLC按照自動化電氣系統(tǒng)的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)控制，完成自動化的電氣指令。

2、分散控制

PLC在分散控制中的應(yīng)用，是指在分散系統(tǒng)內(nèi)，單獨(dú)設(shè)置PLC，在自動化電氣流水線中較為常用。例如：生產(chǎn)流水線中，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都設(shè)置了PLC控制，流水生產(chǎn)中的PLC，只在控制區(qū)域起作用，分散控制措施的應(yīng)用，體現(xiàn)了PLC的獨(dú)立性，此類控制措施具有很高的保護(hù)效益，其中一項PLC出現(xiàn)問題后，剩余PLC還能繼續(xù)完成自動化電氣控制，運(yùn)行控制的能力高，相對投資成本也上升。

3、集中控制

集中控制措施，與分散控制形成對比，主要以集中式的思想為主，將自動化電氣控制中的設(shè)備，引入到統(tǒng)一的控制系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)電氣控制的相互關(guān)系，實現(xiàn)集中化的自動控制。自動化電氣集中控制策略中，利用PLC構(gòu)建監(jiān)視系統(tǒng)，在同一環(huán)境下運(yùn)行監(jiān)控應(yīng)用，可以根據(jù)自動化電氣控制的實際需求，主動調(diào)節(jié)相關(guān)的控制因素。PLC在集中控制中的優(yōu)勢明顯，能夠按照自動化電氣控制的實踐情況，隔離有問題的單項因素，但是如果一處PLC出現(xiàn)問題，會影響整個系統(tǒng)的自動化。

4、模擬控制

自動化電氣控制中，涉及到諸多變量，如：壓力、流速等，各類變量處于動態(tài)的環(huán)境中，需根據(jù)電氣運(yùn)行的需求，自動調(diào)整變量狀態(tài)。PLC可以模擬電氣自動化中的變量，通過A/D、D/A的方式，實現(xiàn)模擬狀態(tài)下的相互轉(zhuǎn)換，提供穩(wěn)定性的模擬控制，而且PLC還能記錄模擬量的狀態(tài)，提供實時性的控制方法，利用跟蹤的方法，保障模擬控制的及時性。

5、開關(guān)量控制

開關(guān)量控制，表達(dá)了PLC在自動化控制控制中的基本應(yīng)用，在電氣自動化中引入PLC的邏輯概念，按照電氣自動化的順序，進(jìn)行有目的的控制。基于PLC的開關(guān)量控制措施，不僅能夠控制一臺設(shè)備，還能滲透到機(jī)組設(shè)備中，提供系統(tǒng)化的控制應(yīng)用。

結(jié)束語

總的來說，相對于其他系統(tǒng)而言，PLC的應(yīng)用能夠適應(yīng)更大規(guī)模的生產(chǎn)，同時將投入成本控制在較低的范圍內(nèi)，因此被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及工程開展等各個領(lǐng)域。我們應(yīng)該看到的是，當(dāng)前PLC系統(tǒng)即使得到了較為顯著的改善，但是依然在很多環(huán)節(jié)上存在較為明顯的問題，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)與完善。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及生產(chǎn)力水平的提升，各領(lǐng)域?qū)τ赑LC系統(tǒng)也有了越來越高的要求標(biāo)準(zhǔn)，這就需要在未來的發(fā)展中，繼續(xù)深入的研究，開發(fā)出更為強(qiáng)大的功能，并盡可能的降低這一系統(tǒng)的成本投入，這將是PLC今后發(fā)展的重要方向，同時也是基于PLC自動化電氣控制可控制系統(tǒng)擴(kuò)大自身優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。

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