電氣設備自動化控制中PLC技術的應用實踐分析

謝成凱

摘要：隨著PLC技術的發展，其在電氣設備自動化控制中的應用效果也不斷提升，文章主要對PLC技術的應用原理及優勢進行分析，以順序控制、開關量控制、閉環控制、模擬量控制為例分析了其應用實踐，并且指出其在應用過程中首先需要調試，其次，還需要做好抗干擾的相關措施，這樣才能不斷提高其應用效果。

關鍵詞：電氣設備；自動化控制；PLC

電氣設備控制中的關鍵設備之一為編程控制器，可以根據電氣設備的具體運行情況采用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技術進行編程，而且研究實踐也表明，編寫的程序精確性較高，十分可靠，可以確保電氣裝置設備的正常運行。PLC這一系統裝置結構比較復雜，在19世紀80年代初開始進行發展，包括編程軟件、存儲器及相關接口等設備，并逐漸朝著電氣設備自動化的方向前進。隨著科學技術的發展，PLC的更新換代越來越迅速，如小型PLC ——Allen-Bradley Micro870 PLC，它是Micn）800系列的全新旗艦產品，可供機器設計人員用于優化大型獨立機器或系統的控制架構，替代多個小型PLC：，支持需要多達304個I/O點、280 kB內存和20 000條程序指令的小型智能應用。性能優越，應用領域也進一步拓展，目前的PLC技術主要以自動化技術為基礎，并且對電氣設備的控制也一直處于改進過程中[1]。

1 PLC技術概述

1.1 PLC技術在電氣自動化控制中的應用原理

對于PLC技術來說，其在應用過程中主要分為3個步驟：輸入采樣、程序執行及系統輸出刷新，如圖1所示。在輸入采樣時，PLC—般都會應用選擇數據掃面的形式，將其置于I/O映像區里面。當數據輸入完成過后，才會執行輸出刷新方面的相關操作。當程序在進行的過程中，自上而下是這項技術執行的順序。在輸出刷新時，對于系統CPU來講，它將結合I/O映像狀態以及上一次輸入的數據，從而完成電路鎖存，并接著對外設驅動進行操作。就目前的PLC技術來講，它能夠比較快地實現開關、順序、閉環等方面的控制。同時，其設計方面較為靈活，操作也顯得較為簡便，能夠使其更好地應對一些復雜環境。

1.2 PLC的優勢分析

PLC優勢分析主要體現在以下3個方面：（1）可以使電氣設置裝置的運行效率不斷提高，應用PLC技術還可以顯著降低能源的消耗，達到環保的目的，并且其穩定性較高，保證了電氣設備的正常運行，此外PLC系統的使用比較簡單方便，達到了預期的電氣設備控制效果。（2）PLC技術的功能較多，在各種電氣裝置中應用非常適宜，滿足現代多樣化的電氣設備控制需求，并且發展前景良好。（3）傳統的電氣裝置設備的使用十分繁瑣，操作復雜，其發展逐步落后于現代社會，滿足不了當前的控制需求，而PLC技術很好地解決了傳統電氣設備運行過程中的難題，推動了電氣設備的發展與進步[2]。

2 PLC在電氣自動化控制設備中的實踐應用

2.1 在順序控制系統中的應用

當前順序控制為電氣輔助系統中主要的控制形式之一，但是在實際運行中，由于當前對于環保、節能減排的要求越來越高，因此，生產作業中自動化水平便越來越受到重視。在此種背景之下，PLC的作用越來越重要，它取代了傳統的繼電控制器在電氣輔助系統中的應用，在運行過程中可以實現工藝流程的單獨控制，同時通過信息模塊、通信總線的協調應用，使其控制效果不斷提升。隨著計算機技術的發展及PLC技術的應用，電氣自動化控制系統也由當初的人力控制過度到了現在的強電控制，自動化控制水平大幅度提升。如電氣自動化系統應用了PLC技術之后，主站層由人機接口及PLC組成，還包括現場的傳感器網絡、相應的遠程I/O站，通過傳感器采集網絡將采集的現場信息通過通信總線傳輸到主站層以及遠程I/O站，實現遠程I/O站與傳感器之間的信息對接，而工作人員只需要借助于終端顯示屏便可以了解整個電氣化控制的全過程。

2.2 開關量控制

在傳統的電氣控制系統中，應用最多的為電磁性繼電器，因此，系統在實際應用運行過程中非常容易出現觸點故障而影響整個系統的使用，降低整個系統的可靠性及穩定性。此外控制系統的接線也比較復雜，一旦發生故障維修十分麻煩。但是自從應用PLC技術之后，大大減少了繼電器實物元件，降低了輔助開關的數量，完善了系統功能，實現了多臺斷路器的信號集中控制，提高了系統應用的可靠性。此外PLC在電氣系統當中，還具備相應的數據處理以及邏輯推斷能力，這樣就在提高其自身的抗干擾能力的同時，拓展了其相應的適用范圍。

2.3 PLC在閉環控制系統中的應用

所謂的閉環控制，其實就是一般控制系統對PLC控制系統的有效補充，其泵類電機的啟動一般包含有3類方式，即自動、現場控制箱手動、機旁手動啟動。依靠PLC自動啟動，在啟動泵機過后，能夠根據泵的累積工作時間來對主備用泵進行合理選擇。通過機旁手動啟動方式時，應當對現場開關進行調試。并結合每個臺泵運行時間來對主備用泵的啟動及停止進行有效控制。然而，在具體操作的時候，應當將開關調到“調速器手動”檔位，方可操作。現階段，最常用的控制方式是結合使用PLC控制系統與常規控制系統，以此來把常規控制系統作為PLC控制系統的補充方式，使泵類電機存在一個安全的回路，在PLC控制系統產生故障而停機時，常規控制系統同樣可以確保泵類電機持續穩定工作，進而確保整個生產系統的持續運轉。

PLC控制系統通常劃分為3個基本單元構成，具體有電子調節單元、轉速測量單元以及電液執行單元。這3個單元在電氣系統中對解調器的應用以及整個系統的可靠性存在十分重要的作用，并且其可以有效控制調制解調器調節規律的形成轉速測量及導水機構的驅動。PLC系統在整個系統中相當于人體的大腦，具有宏觀調控的意義，它也是電氣系統與操作人員間的橋梁，具有傳遞參數、接收操作人員的邏輯指令、把指令轉變成能夠識別的信號傳輸給被控制的對象、調控整個系統的作用，確保電氣設備自動化控制系統的安全穩定運行。

2.4 模擬量的控制

模擬量包括電壓、電流、壓力以及溫度等，這些變化量很小、很細微的控制量都能夠通過PLC技術來實現控制。PLC進行模擬量控制的時候，一般需要熟悉量對模擬量之間的轉換，即需要利用數字的輸入到I/O模塊，對此進行有效的控制，這種控制的方法最大的好處是能夠進行模擬量控制的穩定性和可靠性，相比其他的控制設備，PLC具有無可比擬的作用[3]。

3 PLC在應用過程中應該注意的問題

PLC在應用之前應該首先進行調試，調試工作是檢查PLC控制系統能否滿足控制要求的關鍵工作，是對系統性能的一次客觀、綜合的評價。系統投用前必須經過全系統功能的嚴格調試，確保應用效果之后才能實際應用。調試人員在調試時發現的問題，都應及時聯系有關設計人員，在設計人員同意后方可進行修改，修改需做詳細的記錄，修改后的軟件要進行備份。并對調試修改部分做好文檔的整理和歸檔。調試內容主要包括輸入輸出功能、控制邏輯功能、通信功能、處理器性能測試等。此外PLC在應用過程中還會受到空間輻射、電源、信號線引入的干擾、接地系統混亂、PLC系統內部的干擾，因此，應該采取一些抗干擾的措施，如使用隔離性能較好的電源，可以有效降低電網受到干擾的概率；正確選擇輸電電纜；增強硬件濾波及軟件抗干擾性能；完善PLC控制系統的接地方式[4]。

4 結語

本文主要分析了當前電氣設備自動化控制中PLC技術的應用，由于PLC技術是一種新型的控制技術，具有多種優點，如安全、穩定、高效運行等，同時其價格比較低廉，降低了控制成本，保障了電氣設備的可靠運行，對我國在電氣設備自動化控制系統的水平有重要的影響作用。隨著PLC技術的不斷發展，會出現很多新型的PLC控制器，其功能也會越來越完善，自動化控制水平也會進一步提升。

[參考文獻]

[1]唐元恒，劉振崗，張玎，等.PLC技術的原理、優點及其在電氣設備自動化控制中的實踐研究[J].電子世界，2017（8）：28.

[2]周煒明，許娜.電氣設備自動化控制中PLC技術的應用分析[J].河北農機，2017（6）：70.

[3]許亮，青云隆.PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用[J].赤子，2017（6）：277.

[4]熊媛.論PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用[J].現代職業教育，2016（25）：37.