PLC技術在電氣自動化中的實踐研究

王婷

摘 要 近年來，PLC技術（Programmable Logic Controller）因其具有可靠性高、適應性強和功能豐富等優(yōu)點，在工業(yè)電氣自動化領域中得到了廣泛應用。但同時各類PLC產(chǎn)品接口標準不統(tǒng)一和兼容性差的缺點對工程實踐造成一定的限制和約束。據(jù)此，本文介紹了PLC技術的發(fā)展背景及意義，分析了PLC技術的特點，詳細討論了PLC技術在電氣自動化中的具體應用，最后對其發(fā)展前景及趨勢提出建議、構想和展望。

關鍵詞 PLC技術；電氣自動化；應用

隨著計算機和網(wǎng)絡通信技術的飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對工藝和控制要求日益嚴格。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)適應性差、可靠性低，已無法滿足新型市場對生產(chǎn)模式提出的需求，在此情況下可編程控制器應運而生。PLC是一種基于微處理器的工業(yè)控制裝置，具有可靠性高、適應性強和功能豐富等優(yōu)點，但由于各類PLC產(chǎn)品接口標準不統(tǒng)一和兼容性差的缺點，在工程實踐應用中存在一些限制因素和約束條件。因此，本文針對PLC的技術特點，詳細討論了其在電氣自動化中的具體應用案例，最后對其發(fā)展前景及趨勢提出建議、構想和展望。

1 PLC技術的特點

PLC被廣泛應用于工業(yè)自動化中，主要是PLC具有以下的優(yōu)點：①可靠性高、抗干擾能力強，PLC內(nèi)部采用大量軟繼電器，減少了可能由繼電器硬件導致的故障，在設計工藝上采用了抗干擾措施，加強了系統(tǒng)的可靠性。②功能完善，通用靈活，PLC能完成邏輯運算、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等各種簡單或復雜的控制功能，且產(chǎn)品已經(jīng)系列化、模塊化，用戶可根據(jù)需求靈活選用。③編程簡單，使用方便，PLC提供了多種編程語言以滿足用戶需求，可以通過軟件編程實現(xiàn)不同的控制功能。④系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少，在投運之前，可先在軟件上模擬調試程序。此外，PLC還具有故障率低、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點[1]。

2 PLC技術在電氣自動化中的應用

隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化技術的變革，PLC技術逐步成為自動控制系統(tǒng)中的核心技術之一，在電氣自動化領域中的應用廣泛，下面將其在電氣自動化中的具體應用案例進行分析。

2.1 PLC技術在開關量控制中的應用

在PLC誕生之前，工業(yè)控制設備以繼電器和接觸器為主體，開關量控制主要通過繼電器來完成，但由繼電器構成的控制系統(tǒng)對生產(chǎn)工藝的變化適應性差、可靠性低。PLC技術的出現(xiàn)與發(fā)展解決了這一難題，PLC在其內(nèi)部微處理器中配置大量軟繼電器對開關量進行控制，采用“與或非”等邏輯指令實現(xiàn)觸點和電路的串并聯(lián)，以完成邏輯控制、定時控制與順序控制。大大簡化了系統(tǒng)接線，能夠實現(xiàn)不同的控制要求，并且完善的自診斷和顯示功能，提高了系統(tǒng)的安全性與可靠性。

2.2 PLC技術在順序控制中的應用

順序控制是指生產(chǎn)設備在輸入信號的作用下，元件的狀態(tài)按照生產(chǎn)工藝要求的順序進行變化，各個執(zhí)行機構自動有序地進行動作。以PLC在傳送帶中的應用為例進行分析，在原料遠距離運輸過程中，常常需要對原料進行分級傳送。控制傳送帶運行的電動機設備采用順序控制，要求按下啟動按鈕，逆向啟動多級傳送帶，即從卸料口依次向加料口開始啟動，按下停止按鈕時要順序停止。在發(fā)生故障后，要求后啟動的傳送帶先停車。PLC通過數(shù)據(jù)采集、運算和計時來實現(xiàn)傳送帶順序控制，并能夠對系統(tǒng)進行實時監(jiān)測和故障診斷，滿足系統(tǒng)對可靠性和穩(wěn)定性的要求[2]。

2.3 PLC技術在閉環(huán)控制中的應用

在自動化控制系統(tǒng)中，常需要對溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)變化的模擬量實現(xiàn)閉環(huán)控制，而PLC可通過I/O模塊、PID模塊等實現(xiàn)該功能。例如，基于可編程控制器的電機調速系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、交流電動機、同軸編碼器組成，其中PLC用來完成數(shù)據(jù)采集以及對變頻器、電動機的控制；同軸編碼器用于測速，其輸出高頻脈沖送入PLC的高速計數(shù)器模塊，進而轉化為精度較高的轉速。整個控制過程為由PLC高速計數(shù)模塊反饋回來的實際轉速與給定轉速相比較，得到的偏差經(jīng)過PLC的PID模塊運算得出控制量，控制量輸出到變頻器以調節(jié)電動機的轉速，由PLC控制的電機調速系統(tǒng)實時性好、響應速度快、可靠性高。

2.4 PLC技術在遠程控制與通信中的應用

隨著信息技術的發(fā)展，PLC通信能力和網(wǎng)絡化功能不斷加強，向下可實現(xiàn)多個PLC、主機與遠程I/O站點之間的通信，向上可實現(xiàn)與上位機和其他智能設備的連接通信，從而形成集中管理、分散控制的分布式控制系統(tǒng)。通信能力和網(wǎng)絡化功能的增強一方面提高了控制系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)了對遠程設備的檢測和控制。另一方面提高了生產(chǎn)管理的效率，保障了系統(tǒng)運行安全，實現(xiàn)了電氣控制系統(tǒng)管理信息和工業(yè)生產(chǎn)相結合的綜合自動化[3]。

3 PLC技術的發(fā)展趨勢

在計算機控制技術不斷發(fā)展以及工業(yè)自動化內(nèi)涵進一步延伸的基礎上，PLC產(chǎn)品的結構和功能也在逐步完善。在功能方面，PLC將進一步朝著網(wǎng)絡化、綜合化的方向發(fā)展，在電氣自動化領域中的應用將不再局限于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能和信息管理功能的結合。在結構方面，PLC將向大、小兩個方向發(fā)展，一方面發(fā)展模塊化、體積小、功能強、速度快、價格低的小型PLC，完全代替小型的繼電器系統(tǒng)。另一方面發(fā)展大容量、高速度、多功能、高性價比的PLC，可以滿足工業(yè)中大規(guī)模復雜系統(tǒng)的自動化控制需求。此外，大多數(shù)PLC不屬于開放式系統(tǒng)，各廠家產(chǎn)品之間的相互兼容受到約束，因此需進一步推進各PLC廠家的技術規(guī)范化和標準化進程，提高產(chǎn)品通用性和兼容性[4]。

4 結束語

綜上所述，PLC具有可靠性高、抗干擾能力強、功能完善、設計編程簡單、安裝調試工作量少等優(yōu)點，已經(jīng)成為電氣自動化領域核心技術之一，在工業(yè)生產(chǎn)與信息管理相結合的綜合電氣自動化控制系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。與此同時，PLC產(chǎn)品目前仍存在著接口標準不統(tǒng)一和兼容性差的缺點，對工程實踐造成了一定的限制和約束。未來，在不斷發(fā)展軟硬件的基礎上，PLC將向著更加規(guī)范化、標準化、通用化的方向發(fā)展，進一步拓展其在電氣自動化領域的應用。

參考文獻

[1] 程龍，張金生.淺談電氣自動化中PLC的應用及發(fā)展前景探討[J].工程技術全文版，2017，（1）：00192.

[2] 范建忠，劉愛琴，吳延偉.PLC在電氣自動化中的應用現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].科技資訊，2009，（32）：84.

[3] 劉偉光.PLC在電氣自動化系統(tǒng)中的應用與發(fā)展[J].黑龍江科技信息，2011，（19）：49.

[4] 陳海梅.PLC在電氣自動化中的應用現(xiàn)狀及發(fā)展前景概述[J].科技與生活，2011，（3）：159.