PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用解析

宗春彪

中紡院（天津）科技發展有限公司 天津 301700

中國紡織科學研究院生物源纖維制造技術國家重點實驗室 北京 100025

PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用解析

宗春彪

中紡院（天津）科技發展有限公司 天津 301700

中國紡織科學研究院生物源纖維制造技術國家重點實驗室 北京 100025

PLC技術是一種控制系統，是跟隨計算機技術以及控制技術而發展起來的。PLC技術可以做到閉環控制，實行順序控制以及開關質量控制，以使電氣自動化控制系統具有更高的工作效率，同時提升系統的自動化程度，更好地滿足工業生產需求，更有利于保證工業產品質量。本文首先對PLC技術進行簡要論述，進而探討了PLC技術在電氣自動化控制系統中的具體應用，最后展望了PLC技術的未來發展。

PLC技術 電氣 自動化控制

1 前言

可編程邏輯控制設備，即PLC技術，不僅包含傳統技術的特點，同時現代科技特點也更加明顯，可以推動電氣工程自動化程度加深。通過PLC技術的科學運用，降低操作的復雜程度，保證生產效率，使生產得到自動化控制，為人們的生產生活提供更多的便利。因此在電氣工程自動化控制方面，PLC技術具有非常重要的意義。

2 PLC技術

一方面，PLC技術屬于一類能夠編程的存儲器，常見于內部存儲程序，具有非常強大的作用，例如進行順序控制、定時和算術、進行計數同時執行邏輯運算。用戶通過PLC技術，利用數字、模擬式的輸入或輸出來控制相應的生產活動或者機械設備。另一方面，PLC技術屬于程序編制技術類，但又和一般的編程語言有一定的差異，這是由于PLC技術是通過繼電器梯形圖指令開展程序編制工作的。

現有的PLC技術可以分為兩種類型，模塊式和箱體式，兩者存在結構方面的差異。箱體式主要是由CPU主板、內存、顯示板以及電源構成，其中CPU主板有多種形式可以選擇；模塊式主要由CPU模塊、內存、電源以及I/O模塊構成，其中 I/O模塊應當以電氣項目的具體情況進行擴展。但不管選擇哪種形式，從PLC技術的組成方面來看，都應歸屬到總線式開放結構方面。

PLC技術有很大的優勢，例如體積更小、適用范圍非常廣、抗干擾能力更強、實用價值較高等。這些優勢可以體現在數據處理、邏輯控制以及模擬控制能力方面，正是由于PLC技術的功能非常強大，使得其在電氣項目中的應用不斷拓寬，從而取代單一的繼電器控制，見圖1。

具體來說，PLC 控制系統是由電源、輸入輸出接口、中央處理器以及存儲介質這幾部分構成，用戶也可以根據自己的實際情況增添其他外部輔助設備。在這些部件中，中央處理器可以對數據信息進行分析，并在用戶輸入數據或指令后對其進行接收處理；存儲介質可以對用戶程序中的各個數據進行存儲；輸入以及輸出接口可以對指令信號進行接收或傳遞。大體來看，PLC 計算的控制原理與計算機的等同，接通電源后，中央處理器可以實施自動診斷，在完成診斷工作后，網絡信息會得到處理，上述都應歸屬到準備環節；在完成上述工序后，需要選擇用戶程序并實施掃描，此時需要利用輸入輸出接口來實施控制。只要 PLC 控制系統在運行過程中發生不合理問題，就可以通過中央處理器的自動診斷環節，重新開始。

在使用PLC 技術時，還需要遵守如下原則：第一、應當在確保PLC 控制系統可靠性以及安全程度的同時，達到控制對象的基本要求；第二、保證讓PLC 控制系統得到正常運行，才可以考慮成本的減縮，以提升相關企業的經濟效率，另外還應當積極拓展和開發系統；第三、利用PLC 技術生產出的產品需同時保證其安全性以及質量。

圖1 繼電器控制與PLC控制區別

圖2 PLC閉環控制

3 PLC 技術的具體應用

3.1 在控制順序方面的應用

電氣項目在進行生產作業時，需要遵守一定的順序、規則，若是盲目生產則會造成錯雜無序，進而導致整個工作質量受到不良影響。在使用PLC技術時，為了保證其應用質量，需要使電氣項目的生產工序更程序化，從某種角度來看， PLC 技術等同于電氣項目自動化生產環節的順序控制器。在生產進入到某個環節后，PLC 技術既能夠根據指令來指導作業流程，也可以落實下一項作業，大大提升了作業生產環節的有效性，以及產品的最終質量。盡管PLC 技術具有很多優勢，投入到自動化控制中可以更好地開展順序控制，但從當前實際情況來看，要想使電氣項目自動化技術更好地發展，依然需要實施科學的設計、合理的組合。

3.2 在開關量控制方面的應用

電氣項目在作業環節，需要注重繼電器設備的生產使用，而在繼電器設備工作環節，PLC技術能夠視為可編程存儲設備，對繼電器設備的工作情況進行協調。但在使用時，繼電器設備的開關控制裝置由于需要過長的反應時間，同時繼電器設備在發生短路情況后，通過PLC 技術不能對繼電器實施有效控制，因此在開關量控制方面，PLC 技術仍有很大的問題，故需要對其展開深入的研究。目前較為有效的解決途徑是將PLC 技術以及自動切換系統有效結合起來，從而使繼電器設備開關控制裝置的反應時間得以縮短，保證繼電器設備的運行效率。

3.3 數據處理的控制

將PLC技術投入到電氣自動化控制系統當中，可以讀取以及傳輸相應的數據，并對數據實施邏輯處理，利用輸出數據來達到控制作用。目前現代化技術發展程度正不斷加深，工業生產也不斷向信息化方向發展，在處理數據方面，單使用繼電器控制回路則處理質量得不到保障，故需要引入PLC技術，利用其數據處理的高效性，來保證數據得以快速準確的處理。

3.4 閉環控制

電氣自動化控制裝置多采用現場控制手動、上位機手動或自動啟動方式。而通過有效使用PLC技術，可以實現閉環控制，進而有效控制調節器以及轉速測量。為了保證啟動控制質量，多會將PLC 控制技術以及常規控制系統結合起來，若是在必要的情況下，就需要使用PLC 閉環控制方式，利用閉環控制來對泵類電機設備的控制回路加以優化，見圖2。這樣 PLC控制器在發生狀況后，仍能夠通過常規控制系統來保證電氣自動化控制設備正常運行。

3.5 在中央空調系統中的應用

中央空調系統已經成為當今設備，尤其是工業系統、各類建筑中必不可少的一部分，大量應用在人們的生產和生活中。由于每個生產車間所生產的產品不同，其對溫度和環境的潔凈性要求也有很大差異，而通過中央空調來對車間內的溫度實施控制，可以保證溫度的穩定。中央空調系統一般包括可編程序的控制設備、數字式控制設備以及繼電器實施控制，整個系統具有較強的復雜性，相關技術要求比較高。由于PLC控制系統的智能化程度較高，操作難度小，同時具有很強的抗干擾能力，使操作功能具有更強的自動化，將其投入到中央空調中，可以使中央空調的應用更靈活。

圖3 PLC交通控制系統程序段

3.6 在交通方面的應用

交通運輸直接關系到人們的生活，影響到人們的出行。目前城市人口正在不斷的增多，造成交通運輸壓力不斷增加。PLC控制系統的適應能力較強，可以應用在多個領域，將其投入到交通領域中，可以通過PLC控制系統的定時器功能來對紅綠燈加以控制，進而更科學地指揮交通，減緩了交通堵塞情況，見圖3。利用PLC控制系統也可以進行交通的無人管理，通過信號燈來對各個路口實施管理，減少了人員工作量，保證了工作效率，從而使道路交通實現了統一管理和調度。也可以在同一條道路中通過信號燈設備形成局域網絡，使各個路口車輛通行所需時間更合理，也使道路交通得到更科學的管理。

4 PLC 技術的發展趨勢

4.1 具有更強的抗干擾性以及可靠程度

在受到強烈的電磁干擾，或者在惡劣環境的影響下，PLC 控制系統在實施控制或者運算作業時會發生不同程度的偏差，嚴重時還會造成重要環節受到影響，進而造成生產秩序紊亂。故需要使PLC控制系統具有更強的抗干擾性和可靠性，即保證PLC 控制系統在受到強干擾后，仍可以正常運行，同時盡可能的縮小由于不良使用、系統設計以及安全鎖造成的系統問題。

4.2 PLC 系統會向數字化以及網絡化方向前進

自從DCS 技術在上個世紀問世后，在電氣自動化控制方面，DCS技術的應用正越發成熟，然而由于技術自身的原因，造成拓展空間非常有限，也就發生了后勁不足問題。而通過融合運用DCS技術以PLC技術，可以使這兩者的優缺點得到互補，引發出一種新型的控制技術，即FCS控制系統，能夠更好地完成智能化、數字化以及自動化控制。

5 結語

在電氣工程的自動化系統控制方面，通過科學應用PLC技術，可以保證系統的操作便利性，使一些傳統問題得到改善。同時通過PLC技術的使用能夠使電氣自動化控制系統的內部結構得到優化，繼電器邏輯更加簡化，保證了系統運行可靠程度，并使運行成本得以降低，有利于企業經濟效益的增強。另外PLC技術的維修以及維護難度較小，可以更迅速的投入使用，所以PLC技術在電氣自動化控制系統方面的應用正在逐步深入。

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