PLC在電氣工程自動化控制中的應用

石挺榮 張宏強

摘 要：隨著科技水平的不斷發展，現代計算機技術已經得到了快速發展，在各科研單位的努力下，PLC軟件及硬件技術得到了突飛猛進發展。從原來的簡單的邏輯運算和順序控制到現在可進行復雜數學運算、能跟各種設備、儀器、元件進行通訊。PLC在電氣自動化及智能工程控制中得到廣泛應用，大大提高了自動化控制水平效率，PLC技術應用及高性能高效率的特點與優勢占據現代電氣工程市場的大部分，成為電氣系統智能自動化應用中最為廣泛的技術之一。

關鍵詞：PLC技術；電氣工程；自動化；應用

1 PLC技術在電氣工程自動化控制中的特點

1.1 PLC通用性強

PLC通用性在于運用在很多行業中，能夠滿足不同控制對象所需要的不同的要求，不僅在智能自動化生產線及各類單機生產設備中得到廣泛的應用，還在日常生活中得到廣泛的應用，如電梯、高鐵、地鐵等常用交通工具。各高等學校機電及自動化專業都開設有PLC編程技術課程，是該相關專業的必修專業課。是電氣工程師必須掌握的一門專業技術。PLC編程語言簡潔、通俗易懂、使得編程序時間大幅縮短，也是廣大電氣工程師喜愛和使用的一種編程語言。

1.2 PLC可靠性高

PLC相對于其它控制系統有較高的可靠性，相對于傳統的接觸器和繼電器控制系統而言，PLC的好處便在于它省去了大量外部接線，而且避免因大量接觸器和繼電器接觸點的頻繁動作而造成接觸點損壞，造成電路斷路故障，影響生產設備的正常運行。相對于單片機及微型CPU控制集成電路板控制系統，PLC的系統工程有更高抗干擾能力。也有大幅度提升的重要價值。PLC輸入輸出接口是模塊化，電子元件較少，抗干擾性高。集成電路板是由大量電子元件組成的，系統抗干擾性低。電子元件易損壞，故障高。由于PLC這些特點和優勢充分滿足了廣大電氣工程智能自動化的需要，不僅能應用通常環境里，還能應用高溫高壓等較為惡劣的生產環境及生產過程中，電磁干擾嚴重的生產環境中。

1.3 PLC便捷性好

PLC系統有離線模擬功能，可利用計算機對已寫完PLC程序進行模擬運行。可對程序數學運算和邏輯控制及程序語法正確進行驗證，對減少現場調試工作量、加大工作效率有重要效果，同時PLC技術擁有自我診斷的作用，通過PLC軟件和特殊繼電器提示各種軟硬件的錯誤，方便對機器調試和機器運行時錯誤查找，也對維修提供準確切實的技術及數據支持，維修方便快捷。PLC梯形圖程序，比較直觀、可讀性強，更便于工程技術人員對程序編寫，維護和調試。

2 PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用要點

2.1 PLC硬件設計原則

在PLC系統設計中，最先設計的是PLC硬件設計，設計硬件要在能滿足系統功能要求下，做到經濟適用，可擴展性，系統安全穩定的性。

功能設計：

如系統需要對馬達進行發脈沖控制，則所選PLC要有位置脈沖控制功能。要求模擬量輸入輸出控制時，要有模擬量輸入輸出功能。

經濟適用：

在滿足系統要求的提下，要比較PLC硬件價格，做到用較少價錢買的PLC硬件能滿足系統要求。

可擴展性：

要分別預留多出輸入、輸出點的百分之三十做為備用點，為調試時有可能增加的功能做準備。其它有可能增加的功能要預留擴展口，做到增加功能時，不用更換PLC，增加模塊就能滿足要求。

系統安全穩定：

輸出電流大于0.2A時，要經過接入繼電器轉換才輸出。接到馬達的脈沖輸出線要用屏蔽雙絞線，避免干擾信號串入到脈沖輸出線路中，造成馬達定位不準確。

2.2 PLC程序設計原則

在PLC系統設計中，在完成PLC硬件設計后，就要設計編寫PLC程序。在設計編寫PLC程序時要做到，程序結構合理、可讀性好、可靠性穩定、易改性、簡短性。

程序結構合理：

要按功能劃分為若干個基本模塊，各模塊之間的關系盡可能簡單，在功能上相對獨立，每一模塊內部均是由順序、選擇和循環三種基本結構組成。其模塊化實現的具體方法是使用子程序。結構化程序設計由于采用了模塊分解與功能抽象，自頂向下、分而治之的方法，從而有效地將一個較復雜的程序系統設計任務分解成許多易于控制和處理的子任務，便于開發和維護。

可讀性好：

要根據模塊功能取好模塊的名字，通過模塊的名字就知道該程序模塊實現的功能，程序里的內部繼電器和數據地址、輸入輸出地址要寫標注。程序重要和易忘地方要加入行注釋。內部繼電器和數據地址及定時器地址要按模塊分配好地址段，地址數量根據程序大小不僅要留足地址數，還要多出百分之三十。便于有足夠地址修改程序。

可靠性穩定：

可靠反映著PLC程序的長期穩定性，這也是對PLC程序的基本要求。有的PLC程序，在正常的工作條件下或合法操作時能正確工作，而出現非正常工作條件（如臨時停電，又很快再通電）或進行非法操作（如一些按鈕不按順序按，或同時按若干按鈕或者連續按多次）后，程序就不能正常工作了。這種程序，就不太可靠，或說不穩定，就是不好的程序。好的PLC程序對非正常工作條件的出現，能予以識別，并能使其與正常條件銜接，可使程序適應于多種情況，好的PLC程序對非法操作能予以拒絕，且不留下“痕跡”。只接受合法操作，即預防性健壯編程。聯鎖是拒絕非法操作常用的手段，繼電電路常用這個方法，PLC及系統集成商也可繼承這個方法。

簡短性：

使PLC程序盡可能簡短，也是應追求的目標。

簡短的程序可以節省用戶存儲區；多數情況下也可節省執行時提高對輸入的響應速度，還可提高程序的可讀性。程序是否簡短，一般可用程序所用的指令條數衡量，用的條數少，程序自然就簡短。從大的方面講，要注意程序結構，提取實現相同功能代碼段的共性，使用子程序、中斷等減少代碼量的方法；用流程控制指令簡化程序，減少某時間點的工作量，不需要做的就不做，能盡量少做的就少做；從小的方面講還要用多處理能力的強指令取代單處理能力的弱指令（使用大級別的數據代替小級別的數據或者數據結構，如用字節、字、雙字操作數代替位操作數的指令，故障字、狀態字、控制字、通訊字等；使用間接尋址代替連續地址存儲單元的相同操作；使用塊傳送指令代替多條字節、字、雙字傳送指令，這些可以總結為“批處理”類操作）以及注意指令的安排順序等，要注意兼顧程序的可讀性。

3結束語

PLC技術是電氣工程師必需掌握和應用的一門技術，以其通用性可靠性高的優良特點，對電氣智能自動化的發展有很好的較強的推動作用，PLC技術在電氣智能自動化控制系統中提升了系統的運作效率，提升其靈活性及智能化水平，大大的簡化了系統維護程序，降低系統基本成本。可以預測PLC技術在電氣化智能自動控制系統中的應用將越來越廣泛，發揮越來越重要的作用。

參考文獻：

[1]張振國.PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用[J].電子技術與軟件工程，2012（22）：33-35.

[2]傅建斌.試論PLC技術在電氣工程電氣自動化控制中的應用[J].電子技術與軟件工程，2015（67）：77-81.

作者簡介：

石挺榮（1973-），男，海南，東莞新科技術研究開發有限公司，工程師，本科，研究方向：設備自動化控制系統

張宏強（1974-），男，陜西，東莞新科技術研究開發有限公司，工程師，本科，研究方向：設備自動化控制系統