探究電氣工程及自動化中PLC技術(shù)的運用

聶 宇

（西南石油大學(xué)，四川 成都 610500）

探究電氣工程及自動化中PLC技術(shù)的運用

聶 宇

（西南石油大學(xué)，四川 成都 610500）

可編程控制器即PLC，主要以微型計算機為基礎(chǔ)，常用于工業(yè)生產(chǎn)中的自動化控制，因其體積小、應(yīng)用性高、工作效率高等顯著特點，在許多領(lǐng)域如工業(yè)生產(chǎn)、電氣自動化及食品生產(chǎn)與檢測等都有它的身影。本文分析了PLC技術(shù)相關(guān)原理及特點，并指出其在電氣工程及其自動化領(lǐng)域的優(yōu)勢與應(yīng)用。

PLC技術(shù)；電氣工程及自動化；運用

0.引言

隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷進步，現(xiàn)代社會的勞動力成本也隨之不斷上漲，精簡人力資源結(jié)構(gòu)，擴大機械智能化程度已成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。就目前而言，現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域多數(shù)采用PLC技術(shù)，由于其體積小、便于安裝、通用型程度高，應(yīng)用程度非常之高。通過PLC技術(shù)，使用者可以自行編寫程序，定制屬于自己的個性化控制方式，極大地促進了電氣工程及其自動化的發(fā)展，實現(xiàn)靈活性、適用性的特點。同時PLC的功能廣泛且強大，加上具有非常突出的性價比、非常高的可靠性及低功耗等特點，在自動化控制中占據(jù)著核心地位，為我國創(chuàng)建電氣自動化控制的自主知識產(chǎn)權(quán)提供了技術(shù)支撐，推進電氣工程及其自動化不斷發(fā)展。

1. PLC概述及其原理介紹

1.1PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)源于20世紀(jì)70年代，在汽車工業(yè)中初顯崢嶸。隨著PLC的運算算法提升、處理速度加快及各種控制功能增加，再加上商業(yè)化的不斷推廣，電氣工程及其自動化設(shè)備中可以隨處看到它的身影。在電氣及自動化設(shè)備生產(chǎn)過程中，PLC技術(shù)的應(yīng)用的控制形式主要基于DCS集散控制系統(tǒng)以及FCS總線控制系統(tǒng)。針對未來PLC技術(shù)發(fā)展趨勢，將不僅僅局限于基礎(chǔ)系統(tǒng)，而會是多方面分布與開放的控制系統(tǒng)。

1.2PLC系統(tǒng)工作原理

PLC系統(tǒng)的工作運行主要分為兩個階段，輸入采樣階段和用戶執(zhí)行階段。首先，PLC系統(tǒng)第一個階段是輸入采樣階段，掃描可編程邏輯控制器后，能夠?qū)?shù)據(jù)及錄入狀態(tài)進行讀取，然后做出相應(yīng)的記錄，把所記錄的信息再存入相應(yīng)的單元中，輸入采樣完成以后，還應(yīng)該掌握好用戶程序執(zhí)行狀況，此時會經(jīng)歷兩個過程，輸入狀態(tài)的改變和相關(guān)數(shù)據(jù)的改變，而原有單元內(nèi)輸入好的數(shù)據(jù)并不會出現(xiàn)變化，保證脈沖信號的輸入寬度能夠在一個掃描周期內(nèi)，最重要保證無論哪種狀態(tài)下，都能夠讀取輸入的脈沖信號。PLC技術(shù)研究人員在研究過程中必須要保證PLC系統(tǒng)的整體運行穩(wěn)定，只有這樣，才能保證PLC系統(tǒng)的控制能力最大限度發(fā)揮。

2. PLC技術(shù)特點

2.1編程、安裝調(diào)試簡單，通用性高

使用者需要對PLC進行編程，并不需要專門學(xué)習(xí)某一種計算機語言，因為現(xiàn)在大部分PLC都可以進行程序語言互譯，使用者只需用自己經(jīng)常使用的計算機語言編程后，再用器件自帶的翻譯助手進行語言翻譯，即可完成PLC的編程過程，大大降低了PLC編程的門檻。同時由于PLC安裝調(diào)試方便，具有的外部接線也較少，使得實際操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進一步簡化，保證了系統(tǒng)運行周期的縮短，大大提升了工作效率。與此同時，為了進一步推廣PLC的應(yīng)用價值和適用范圍，PLC在全世界都采用國際標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，即使生產(chǎn)PLC的廠家不一樣，也能實現(xiàn)產(chǎn)品的互換互通，帶給PLC調(diào)試極大的便利，也使得PLC的通信開放程度大大提升。

2.2安裝體積小，功耗低

PLC裝置作為集成電子線路技術(shù)的重要載體，它的安裝尺寸一般都在10cm以下，同時質(zhì)量也在150g以下，大大方便了機電一體化的實現(xiàn)。而且PLC在實際使用過程中的功率消耗僅僅只有個位數(shù)，極大地減少了能源的消耗，保證了資源的有效利用。

2.3較強的抗干擾能力

PLC技術(shù)的實際應(yīng)用中，都采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的AS一工總線、Profibus總線以及DeviceNet現(xiàn)場總線，這些現(xiàn)場總線能夠保證與PLC界面有著較高的契合度，確保通信功能不受干擾。

同時，PLC裝置的制造工藝與電路排版都為了實現(xiàn)抗干擾而特別設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)在正常運行時對電磁及電路干擾實現(xiàn)防御，可靠性大大提升，也為保障PLC系統(tǒng)之間的通信不受干擾做出巨大貢獻(xiàn)。目前，多重抗干擾技術(shù)在PLC裝置中的運用也能夠看見，促使PLC的工作能力進一步提升，哪怕是在極其惡劣的環(huán)境下，也能實現(xiàn)穩(wěn)定運行。

3. PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化中的優(yōu)勢與應(yīng)用

3.1PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化中的優(yōu)勢

PLC技術(shù)的優(yōu)勢隨著近年來不斷地發(fā)展，加上電氣自動化水平上升，漸漸展露鋒芒，而且PLC在制作與設(shè)計中運用了許多時下新型的計算機技術(shù)。由于PLC主要在電氣設(shè)備自動化控制領(lǐng)域中大量使用，在獲得廣泛使用的情況后，直接使得電氣設(shè)備產(chǎn)品的存儲量直線飆升，而且由于計算機硬件水平的提高，處理速度更快，使得PLC技術(shù)的優(yōu)勢更加明顯。相信在以后的電氣工程及其自動化中，控制設(shè)備的生產(chǎn)優(yōu)勢將更加明朗，而且與實際生活的貼合度將不斷提升，進一步完善人機之間的操作與被操作關(guān)系。只有不斷推進PLC技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，才能滿足日新月異的電氣自動化控制設(shè)備的發(fā)展要求。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴張，電氣設(shè)備自動化控制不再只是PLC應(yīng)用的唯一點，其他方面也都可以采用PLC技術(shù)，例如計算機散熱控制系統(tǒng)采用PLC進行散熱控制。因為PLC處理速度快、網(wǎng)絡(luò)分布寬泛、智能化密度高以及集成密度大等巨大優(yōu)勢，保證了電氣設(shè)備自動化控制實現(xiàn)的基礎(chǔ)條件。

3.2PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化中的應(yīng)用

3.2.1PLC技術(shù)應(yīng)用于順序控制

許多企業(yè)采用PLC技術(shù)實現(xiàn)順序控制，例如順序控制使用于火力發(fā)電廠的除灰工作。發(fā)電廠發(fā)電過程中，電氣工程及其自動化設(shè)備的質(zhì)量直接影響著生產(chǎn)發(fā)電效率。而生產(chǎn)發(fā)電效率是考核發(fā)電廠企業(yè)經(jīng)營狀況的一個重要指標(biāo)，為了實現(xiàn)發(fā)電廠發(fā)電生產(chǎn)效率的提升，必須提高PLC使用技術(shù)，PLC技術(shù)在這一點上的優(yōu)勢充分體現(xiàn)出來。一旦采用PLC技術(shù)。企業(yè)在經(jīng)營成本上將無需付出太多，降低人工使用成本，而且操作人員可以直接在監(jiān)控室實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控，大大提升了操作人員的工作效率，進一步提高企業(yè)的運行效率。

3.2.2PLC技術(shù)應(yīng)用于開關(guān)量控制

PLC技術(shù)的實質(zhì)其實就是將其變?yōu)樘摂M繼電器，取代傳統(tǒng)的機械實體繼電器，來運用到電氣自動化的控制當(dāng)中。由于虛擬繼電器本身具有反應(yīng)時間十分短暫的特點，其反應(yīng)時間可以直接忽略，所以開關(guān)量控制采用PLC技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的斷路器采用機械繼電器進行控制，反應(yīng)時間較長，難以實現(xiàn)斷路控制的快速進行，運用了PLC技術(shù)以后，可以改進反應(yīng)時間緩慢的缺點，提高反應(yīng)效率。

3.2.3PLC技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)控制

在電氣工程及其自動化控制中，數(shù)據(jù)控制是一種非常根本的控制方式，經(jīng)常可以見到的是統(tǒng)計控制和數(shù)學(xué)控制，采用PLC技術(shù)以后，可以滿足數(shù)據(jù)控制的高處理速度要求。利用PLC編程以后，可以處理電氣自動化中的數(shù)據(jù)，并且進行分析，能夠讓PLC按照電氣自動化系統(tǒng)的要求對數(shù)據(jù)采取控制，實現(xiàn)一系列的電氣自動化口令。

3.2.4PLC技術(shù)應(yīng)用于分散控制

PLC技術(shù)應(yīng)用于分散控制主要是指在分散系統(tǒng)中單獨設(shè)置PLC裝置，這種控制方式在電氣工程及其自動化的流水線上非常常見。比如在生產(chǎn)流水線上，PLC裝置在每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都設(shè)置，對生產(chǎn)進行控制，并且每個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)控制只在該環(huán)節(jié)中起作用，而不對其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響，這就是分散控制的應(yīng)用體現(xiàn)，使得PLC即使獨立性發(fā)揮出來，采用這樣的控制方式能夠大大保障企業(yè)效益。

3.2.5PLC技術(shù)應(yīng)用于集中控制

PLC技術(shù)應(yīng)用于集中控制與分散控制，采用集中式的控制方式，將所有的電氣工程及其自動化控制設(shè)備都囊括到一個統(tǒng)一的控制系統(tǒng)中。然后利用電氣控制的相互關(guān)系，使集中控制得以實現(xiàn)。在集中能夠控制系統(tǒng)中，還可以利用PLC技術(shù)加載監(jiān)控系統(tǒng)，在相同環(huán)境下運用監(jiān)控系統(tǒng)，可以根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)控制因素。

結(jié)語

現(xiàn)今，絕大數(shù)的國家都已經(jīng)深入運用了PLC技術(shù)，實現(xiàn)電氣工程及其自動化設(shè)備的高質(zhì)量監(jiān)控。所以，PLC技術(shù)的應(yīng)用不僅給工業(yè)自動化帶來變革性發(fā)展，同時還提高了企業(yè)生產(chǎn)的整體效益，進一步加強PLC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)電氣及其自動化行業(yè)的發(fā)展，進一步推進整個社會各行各業(yè)的發(fā)展。

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