基于PLC的電氣自動化技術分析

李明城中鐵三局運輸工程分公司第二運輸段，山西忻州 036100

基于PLC的電氣自動化技術分析

李明城
中鐵三局運輸工程分公司第二運輸段，山西忻州 036100

PLC技術現在已經被廣泛的應用到各個領域中，且獲得了良好的應用效果，對比原來電氣化裝置，基于PLC電氣自動化技術具有更大的優勢，可以通過計算機系統、通訊系統等來對整個生產過程進行自動化控制，及時消除存在的隱患，提高生產運行綜合效果。本文對PLC技術進行了簡要分析，并對PLC在電氣自動化技術中的應用方式進行了簡要探討。

PLC；電氣自動化；數控

PLC在電氣自動化技術中的應用，對提高生產效率具有重要意義，可以進一步提高電氣自動化企業市場競爭力。傳統電氣自動化產業，主要是通過繼電器進行控制，在實際運行中電氣自動化控制效率低下，具有較高的錯誤率。而將PLC應用到電氣自動化技術中，利用可編程軟件代替傳統電氣控制中的繼電器，來提高整體控制水平，減少生產階段存在的問題，提高整個自動化生產作業的綜合效率。

1 PLC原理分析

PLC運行主要包括輸入采樣、程序執行以及系統輸出刷新3個階段，在輸入采樣階段，通過掃描來獲得相應數據，完成數據采樣，并將其儲存到I/O映像區對應單元。數據輸入完成后便會進行程序執行階段，輸入數據狀態將會發生轉變，但是儲存在I/O映像區處理單元內的數據不會受影響。其中，數據輸入時如果選擇用脈沖信號的方式，因其掃描周期更大，可以提高數據輸入效果。在程序執行階段，PLC會從上到下對用戶進行掃描，且計算時同樣按照固定的線路和順序踐行［1］。一般由程序各觸電來組成掃描路線，并得到最后的計算結果，將其作為儲存區狀態或I/O映像狀態操作的依據，檢查用戶程序內各項處理程序是否正常執行。最后進入系統輸出階段，由PLC完成對用戶程序的所有刷新作用，系統CPU根據I/O映像狀態與前階段輸入數據對電路進行鎖存，并完成其余外設驅動。

2 PLC在電氣自動化控制中應用分析

2.1 操作簡單

PLC變成采用的表達方法、電路圖以及符號等，均與傳統電氣控制中的繼電器具有較高的相似度。這樣將PLC應用到電氣自動化中，作業人員根據以往工作經驗，可以短時間內掌握PLC運行原理與控制方法，數值各項操作指令，完成實際作業要求。PLC實際應用中難度比較小，工作人員可以通過其完成PLC梯形圖的繪制，其通過一段時間的熟悉，便可以有效運用各項功能，具有很強的適應性，可以滿足電氣自動化行業發展要求［2］。

2.2 抗干擾性強

PLC自動化電氣控制化集成電路抗干擾性強，對電路進行加工與設計時，還采用了多項抗干擾工藝，并對控制器安裝了自動檢測與報警裝置，不僅可以有效抵抗外界因素對PLC硬件的影響，同時還能在發生故障后及時采取措施處理，提高綜合控制效果。因為PLC自動化電氣控制技術抵抗性能遠大于傳統繼電器，在實際應用中具有更大的優勢。

與傳統繼電器控制方式相比，PLC自動化電氣控制以儲存邏輯控制技術，代替了傳統的接線邏輯技術，可以更好降低系統所占用的物理空間，且設計與加工所需時間更少，減少了外在接線數量，降低了后期應用階段設備維護難度。并且，因為PLC電氣自動化控制系統具有高抗干擾性，能夠良好時應各類型環境，即便是發生故障也會及時自動報警，運維人員便可以及時采取措施進行故障處理，縮短故障排除時間，降低故障危害。

3 基于PLC電氣自動化技術分析

3.1 控制系統構成模塊

3.1.1 主機

PLC電氣自動化控制系統主機部分，主要分為記憶系統、運算系統以及電源系統，具體具有邏輯運算、狀態顯示、能源供應、判斷、儲存程序以及計數等功能，可以滿足基本工作需求。

3.1.2 輸入/輸出

即I/O模塊，輸入模塊將一定量直流電通過X端輸入，對外部控制節點進行判斷，確定是否對輸入節點進行連接。主機均是通過輸入模塊來判斷是否輸入信號，其中外部控制接點形式比較多，如按鈕開關、光電開關以及壓力開關等。而輸出模塊一般為負載元件，由PLC自動化電氣控制系統進行控制，因為系統不對外供電，內部僅有開關節接點，需要通過外部電源進行供電［3］。常見的外部電源為24V直流電或者220V交流電，并配套設置計時器、計數器、指示燈以及繼電器等負載元件完成供電。

3.1.3 程序書寫器

此模塊功能與電腦鍵盤相似，主要由命令鍵、操作鍵與數字鍵，且具備顯示與開關等基礎功能，滿足電氣自動化控制要求。

喬納森在《學習環境的理論基礎》一書中說，“情境是利用一個熟悉的參考物，幫助學習者將一個要探究的概念與熟悉的經驗聯系起來，引導他們利用這些經驗來解釋、說明，形成自己的科學知識。”[2]一位德國學者說過這樣一個比喻，把15克鹽放在你面前，無論如何你也難以下咽，但將15克鹽放入湯中，你會在享用美味佳肴的同時，不知不覺把鹽全部吸收。情境之于知識，猶如湯之于鹽，鹽需要溶入湯中才能被吸收，知識也需要融入情境中，才能顯示出活力和美感，才能被學生理解、消化、吸收。這就是情境的價值。[3]

3.1.4 輔助設備

PLC電氣自動化技術現在已經被廣泛的應用到各個領域中，但是在面對不同生產需求時，需要配備相應的輔助設備，如微電腦連接線、USB等實現對PLC自動化電氣控制系統的控制。

3.2 技術應用主要方向

3.2.1 電力系統應用

將PLC電氣自動化技術應用到電力系統中，針對各輔助系統，如水處理、輸煤、除渣等子系統，對其順序控制與開關量控制進行優化，貫徹落實節能減排理念，提高輔助系統自動化控制水平。現在我國很多大型火電企業將PLC技術應用到輔助系統中，代替了傳統的繼電器控制，即可以實現對某子系統的單獨控制，同時也可以通過通信總線與信息模塊來實現對全廠生產流程的協調控制，提高整體生產效率。例如輸煤系統在很大程度上決定了企業生產綜合效率，且會對生產環境產生影響，其主要包括主站層、遠程IO層以及現場傳感器等，運用PLC技術就需要針對此進行研究。其中，主站層多設置在系統集控室內，利用遠程IO站和光纖通訊總線進行連接，且利用二次控制電纜來連接遠程IO站與輸煤傳感器。控制室內操作人員可以通過顯示屏來對生產流程進行監控，并運用軟繼電器控制開關量，提高開關控制器可靠性，減少故障的發生，降低后期維護工作量。

3.2.2 數控系統應用

對于機床生產來說，傳統設計方式為電氣控制，以及繼電器/接觸器系統，在實際作業中容易出現接觸不良、接線老化以及觸頭電弧等問題，整體作業效率差，后期維護管理要求高。將PLC技術應用到機床設計中，從根本上提高其自動化效率，且具有實時控制與監控功能，減少運行過程中故障發生率，降低運行損耗，且減少了后期運維工作量。另外，數控系統可應用的控制方法比較多，可以根據實際情況來選擇。一般加工時選擇用點位控制方式，如孔加工機床，PLC模塊對機床機械結構進行了簡化，消除了傳統模式中能耗多、故障高等隱患，從根本上提高生產效率。

3.2.3 空調系統應用

空調制冷系統中冷凍系統結構復雜，運行所需能耗多，傳統控制方式為繼電控制，故障率比較高。為改善此類問題，應用PLC技術進行改造，可以提高系統運行可靠性，降低后期維護難度，并提高系統運行可靠性，充分發揮其所具有的基礎功能。

4 結論

為滿足行業發展要求，針對電氣自動化技術進行分析，為提高控制效果，可以將PLC技術應用其中，通過其所具有的編程簡單、可靠性高、維護性強等特點，對傳統電氣控制技術就行優化，爭取不斷提高綜合生產效率。

［1］陳鏡波.PLC技術在電氣自動化中的應用［J］.機電信息，2013（9）：106-107.

［2］馬彪.基于PLC技術的電氣自動化分析［J］.科技風，2012 （20）：59.

［3］葉茂.基于PLC的自動化電氣控制技術分析［J］.有色金屬文摘，2015（6）：113-114.

TP2

A

1674-6708（2016）168-0230-02

李明城，中鐵三局運輸工程分公司第二運輸段，研究方向為電氣工程。