PLC技術在工業電氣自動化中的應用

洪連輝 李金祥

摘 要：隨著科學技術日新月異的持續發展，電氣自動化系統的應用逐步廣泛，生產效率成倍提高，這得益于可編制邏輯控制器即PLC技術在電氣自動化中的應用。文章從電氣自動化的概念入手，分析PLC技術的概念、特征及發展趨勢，并分析PLC技術在工業企業中的應用。

關鍵詞：PLC技術；電氣自動化；工業企業；應用

引言

隨著經濟和科技的不斷進步，如今的工業已然實現了自動化生產，雖說這種生產模式給我們創造了非常多的利潤，節省了勞動力，創造了更多的價值，不過因為其觸頭處的連接不是很緊固，時常會發生線路老化問題，很顯然這就會嚴重的影響到生產活動的開展。要想合理的應對這種現象，切實帶動工業發展，就要認真分析可編程控制器的運行模式，同時還要分析它的工作特性等。

1.PLC技術概述

1.1 工作原理

PLC的工作流程 ①輸入采樣。PLC第一個工作階段，是為輸入采樣階段。PLC讀取采樣數據的方式是掃描，在掃描的同時，PLC會將讀取到的數據存儲在自身攜帶的輸入/輸出映像區中，當輸入數據采樣之后，PLC隨即會轉入用戶程序，并繼續執行輸出刷新操作。在這一過程中，輸入/輸出映像區中所接收的數據不會因為輸入的數據狀態發生改變而改變。因此，在PLC以脈沖信號的形式輸入數據時，對該信號的要求就是寬度一定要比一個掃描周期大，因為只有比一個掃描周期大才能最終保證在任何情況下都可以讀取到輸入的數據與信息。②程序執行。PLC第二個工作階段，是為程序執行階段。用戶程序在執行的過程中，PLC是按照自上而下的執行順序對之進行掃描，并且按照這一固定的順序與路線對之加以運算。之后再根據得出的運算結果對存儲區中的狀態或者入/輸出映像中的狀態進行刷新操作，從而確定用戶程序中的處理指令是否需要執行。③系統輸出刷新。PLC第三個工作階段，是為系統輸出刷新階段，這一階段的工作是可編程控制器所要完成的真正任務。PLC在這一階段需要完成的操作是在執行完用戶程序之后的刷新操作。在這一過程中，系統的CPU（中央處理器）將會以輸入/輸出映像中相應的狀態以及在第二個工作階段中輸入的數據為根據來進行鎖存電路的操作。在此之后，PLC還要完成其他外設驅動的工作。

1.2 PLC的特點 ①極高的可靠性與抗干擾力。強大的自我診斷能力、及時的錯誤信息反饋和故障檢測、能夠進行屏蔽、濾波、隔離等功能的硬件措施、積極保護信息、恢復信息、設置警戒時鐘……這些軟件措施都使得PLC具有極高的可靠性與抗干擾力。②極強的通用性與可變的控制程序。PLC在硬件裝置方面品種齊全，而且可以組成能夠滿足不同用戶需求的控制系統，用戶在使用與操作時也十分便利。③廣泛的適用性。隨著科學技術與信息技術的發展，現代PLC不僅僅可以實現邏輯運算、計時計數、順序控制等方面的功能，還可以進行數字和模擬量的輸入/輸出、通信、人機對話等功能。用戶可以利用PLC控制一整個生產過程。④簡單且容易掌握的編程。目前，有些技術操作需要專業的人士進行，而且比較復雜不易于掌握。PLC由于采用的方式都是梯形圖編程，線路相對而言比較清晰簡單，而且配備有專門的用戶手冊，用戶只要經過仔細的閱讀與短期的訓練就可以學會編程與控制程序。⑤減少工作量。PLC的用戶程序可以讓電氣自動化的員工在實驗室就進行相關的模擬調試，現場調試工作量被大大降低。此外，PLC運用了軟件取代了傳統的中間繼電器與時間繼電器，原本需要花費大量時間與精力的控制柜設計安裝工作量被大大減少。

2.PLC在工業電氣自動化中的應用

2.1在傳統機床系統中的應用

在正常情況下，數控機床的傳統電氣控制系統大多電氣控制模式，而電氣控制模式在具體的應用中則會經常性的出現一些問題，如：線路老化、接觸不良等問題，不僅嚴重限制著數控車床的生產效率，還會還一定程度上為數控車間體系埋下潛在的危險因素，甚至更有可能會直接數控車床操作人員的生命造成損失。此外，通過對傳統機床的分析可以明顯的看出，傳統機床的電力系統功耗大、效率低、故障高、維修難度大等嚴重的問題。而將PLC應用于傳統機床的電氣系統中能夠使效率和穩定性得到有效的提高，不僅能夠有效的對系統結構進行簡化。此外，對于控制體系的運行也能得到有效的提升，在提高工業產品質量的同時提高生產效率。

2.2 在配料自動化生產線中的應用

配料的生產是一項重要的工序，以往的配料生產裝置在生產的可靠性以及安全性方面都不夠理想，同時勞動強度大，無法滿足自動化需求。對于減少污染、提高安全性降低成本、提高可靠性等方面PLC技術的應用有著非常重大的意義。PLC技術是新傳感器技術、計算機管理技術、自動控制技術、計量技術的有機結合，對整個生產過程通過計算機進行監控，完成配料工作。如果在脫機狀態下配料工序可手動操作，在聯機狀態下則可以自動完成，這是其最大特點。實現了應用程序的自動啟動和自動停止。因此，在PLC技術的支持下紡織、冶金、石油化工、機械加工等生產領域的配料工序都可以順利完成。

2.3軋鋼生產線中的應用

在該軋鋼生產線自動化控制的應用中，PLC系統通過操作信號對自動變頻裝置進行科學控制，按照系統的實際運行頻率對工業生產電機的實際轉速和液壓提升機的液壓缸流量展開控制調試，同時也對液壓提升的速率和大小車的行走速度科學管理。在此過程中，電機的運行速率控制是通過PLC自動控制系統的變頻調試器的調節實現的，不僅使大小車的運行速率更加均勻，而且充分發揮了PLC自動化閉環控制功能，有效確保了軋鋼生產中出鋼機L形鉤的一次性科學定位。

2.4 PLC在污水處理廠中的應用

要做到污水處理自動化控制系統的實現，那么就應該對系統裝置有一些要求，特別是系統的硬件和軟件的組成要有所甄別以及選取，以便能夠做到系統的優化控制。而污水處理自動化控制系統的硬件來說，系統的硬件應該主要由監控管理計算機（上位機）、PL C（可編程控制器）以及屬于控制和檢測的電氣控制柜現場監測儀表等組成。而系統的軟件更要注意了，按照國內污水處理的要求以及目前目前系統人機界面開發軟件來看，首先就是通用流行的IN To u c H、FIX、W IZ CO N、KIN G V IE W，另外就是一些國內的PLC 廠家自主開發的R s v ie w、e o n e etp、w in e e 等。而且國內污水處理自動化控制系統基本上也都是在經典的W ind ow s 或NT 上開發以及運行，而 常用于在W ind ow s 和NT 上的數據庫引擎有sQL se rv e r 以及M ysQL和In teth a se，所以在運用時應該據實際情況進行選擇運用，以實現污水處理自動化控制系統的最佳運行。

結語

可編程邏輯控制器是一項智能程度高、實用性強的措施，其發展前景還是非常廣闊，其市場需求也會更加旺盛。工業電氣自動化中的PLC技術，既能提高工作效率，又能減輕工作人員壓力，降低危險系數，提升經濟效益，應逐步完善與推廣應用到各種工業企業中。

參考文獻

[1]劉永國.PLC在工業電氣自動化中的應用淺談[J].硅谷，2015，（03）：93+102.

[2]齊建軍.PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用探討[J].科技資訊，2016，（09）：28-29.

[3]付世軍.PLC在工業自動化控制領域中的應用及發展[J].科技創新與應用，2016，（23）：150.

[4]許楠.淺談我國工業自動化控制的現狀及發展趨勢[J].中國高新技術企業，2017，（06）：73-74.

（作者單位：1.天津中集集裝箱有限公司；

2. 天津中集集裝箱有限公司）