PLC技術(shù)在電氣自動化控制中的運(yùn)用

林國鑫

【摘 要】進(jìn)入新時期后，我國工業(yè)發(fā)展日趨加快，對我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了較大的促進(jìn)作用。PLC自動化控制技術(shù)因?yàn)榫哂幸幌盗袃?yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中。實(shí)踐研究表明，其能夠促使生產(chǎn)效率得到提升，工人勞動強(qiáng)度得到降低，生產(chǎn)安全得到保障。在未來的發(fā)展中，需要繼續(xù)優(yōu)化PLC自動化控制系統(tǒng)，將其功能、作用更好的發(fā)揮出來。

【關(guān)鍵詞】PLC；自動化控制系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計

在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，科學(xué)技術(shù)也得到了較好的發(fā)展，電氣自動化控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展給我國經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)步提供了巨大的幫助傳統(tǒng)電氣自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)無法有效滿足電氣行業(yè)的發(fā)展需求，因其缺乏較高的運(yùn)行可靠性以及工作效率?，F(xiàn)代智能電氣自動化控制系統(tǒng)具有較多的優(yōu)勢，如高效率、安全可靠性強(qiáng)等，可以進(jìn)一步推動我國電氣行業(yè)的發(fā)展。因此在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，PLC技術(shù)得到了廣泛的使用。

一、概述電氣自動化和PLC技術(shù)

（一）電氣自動化

電氣自動化涵蓋的內(nèi)容較為豐富，涉及到了電子和計算機(jī)領(lǐng)域的一個綜合性科學(xué)，包括了自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、系統(tǒng)運(yùn)行等各個方面。在我國各個領(lǐng)域不斷運(yùn)用科學(xué)技術(shù)，加之經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電氣自動化的發(fā)展朝著快速健康的方向發(fā)展，更加促進(jìn)了其應(yīng)用[1]。在電氣自動化中，不斷引入嵌入式網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，也收到了較為顯著的效果，尤其是PLC技術(shù)的應(yīng)用，更是使電氣自動化朝著可控制、較靈活的方向發(fā)展，使其應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大。

（二）PLC技術(shù)

PLC技術(shù)，就是應(yīng)用于工業(yè)控制過程中的可編程邏輯控制器。隨著PLC技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，功能越來越多。PLC的控制原理主要分為三個方面：輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段、刷新輸出階段。對于輸入采樣階段來說，就是輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)。用戶執(zhí)行程序階段在掃描用戶程序時，主要采用由下而上的基本順序，進(jìn)行邏輯運(yùn)算。在刷新輸出階段，主要作用是為了能夠控制電器系統(tǒng)。

二、電氣自動化中應(yīng)用PLC技術(shù)

（一）中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計的應(yīng)用

從人們的日常家庭生活到工業(yè)生產(chǎn)中，都離不開中央空調(diào)，成為了我們?nèi)粘２豢煞指畹囊徊糠?。如高溫高熱的生產(chǎn)車間，需要中央空調(diào)實(shí)現(xiàn)降低室內(nèi)溫度的作用，一方面滿足于實(shí)際生產(chǎn)的需要，另一方面能夠讓員工在舒適的環(huán)境下工作。直接數(shù)字式控制器、可編程控制器、繼電器控制系統(tǒng)屬于中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的三種控制方式[2]。但是由于PLC控制系統(tǒng)具有較高的智能化水平和較為完善的抗干擾能力，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求相對較低， 保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在具體維護(hù)保養(yǎng)和使用過程中都較為方便， 現(xiàn)在的應(yīng)用也越來越普遍，在這方面的應(yīng)用也越來越廣泛。

（二）交通公路系統(tǒng)中的應(yīng)用

城市的發(fā)展離不開交通公路系統(tǒng)的發(fā)展，特別是日益復(fù)雜的交通系統(tǒng)和嚴(yán)格的交通秩序，因此對控制交通信號系統(tǒng)的要求也越來越嚴(yán)格，我們將逐步替代傳統(tǒng)的交通信號控制方式在交通公路系統(tǒng)中運(yùn)用PLC技術(shù)，加大了交通信號燈的控制能力，這一功能得以實(shí)現(xiàn)主要依靠于PLC控制器內(nèi)部豐富的定時器資源和外部較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠準(zhǔn)確控制信號燈，特別是岔路口的控制。到目前為止，已使用的PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部都有實(shí)時時鐘，能夠?qū)崿F(xiàn)無人全天候管理，加之該控制器還能進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊，讓相關(guān)交通總部通過局域網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對控制信號燈的統(tǒng)一調(diào)度和管理，進(jìn)一步減少信號燈的等候時間，城市交通管理實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。

（三）數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

工業(yè)生產(chǎn)中不可避免的會使用數(shù)控技術(shù)，在一定程度上影響工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，而PLC技術(shù)的發(fā)展帶動了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。目前直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)、點(diǎn)位控制系統(tǒng)是比較普遍使用的數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)械制造和加工過程中，普遍使用數(shù)控系統(tǒng)，在利用機(jī)床加工過程中主要使用點(diǎn)位控制系統(tǒng)來鉆孔、鏜孔，主要為了能夠?qū)崿F(xiàn)位置的精確移動，在對加工物體的運(yùn)動軌跡不考慮的前提下，從一個位置準(zhǔn)確到達(dá)另一個位置。數(shù)控系統(tǒng)主要依靠單板機(jī)控制和全功能數(shù)控裝置兩種方式來實(shí)現(xiàn)，這兩個方式都主要依靠于PLC技術(shù)的使用，唯一的區(qū)別在于應(yīng)用范圍和功能的不同，后者功能較全， 但是成本較高。為了滿足部分企業(yè)的單一功能實(shí)現(xiàn)，在市場和企業(yè)中普遍使用的是單板機(jī)控制系統(tǒng)， 這樣在一方面既能避免傳統(tǒng)單片機(jī)抗干擾、設(shè)計硬件電路、驅(qū)動電路、接口電路在長期應(yīng)用過程中的問題，通過不斷調(diào)整機(jī)床功能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的需要，同時還能夠升級相關(guān)技術(shù)，滿足企業(yè)的發(fā)展需要，不斷提高其管理的靈活性和機(jī)動性。

（四）電池生產(chǎn)線系統(tǒng)中的應(yīng)用

自從PLC控制技術(shù)應(yīng)用于我國的電池生產(chǎn)線系統(tǒng)，大大增加了生產(chǎn)能力，加速了我國電池生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。一方面能夠提高生產(chǎn)線產(chǎn)品的電池質(zhì)量，另一方面加大控制了各個環(huán)節(jié)。全自動堿性高能電池生產(chǎn)線 （FDK）是目前普遍使用的基于PLC技術(shù)的電池生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，還包括電機(jī)、變頻器、觸摸屏等，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線在控制設(shè)備過程中的準(zhǔn)確運(yùn)行[3]。特別是影響電池質(zhì)量的一些環(huán)節(jié)和生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)，要進(jìn)行有效的控制，在生產(chǎn)和加工的過程中，一旦出現(xiàn)故障， 能夠及時有效的進(jìn)行排查，杜絕類似問題出現(xiàn)。目前在我國的一些大型電池生產(chǎn)廠家，都采用基于PLC技術(shù)的電池生產(chǎn)線系統(tǒng)，保證了工序和安全的同時還保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

三、PLC自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

（一）硬件優(yōu)化

第一，在輸入電路方面。嚴(yán)格控制輸入電源的供電電壓，為了促使外界干擾作用得到降低，設(shè)計過程中，需要在電源中合理設(shè)置電源濾波器、隔離變壓器等抗干擾電氣元件。同時，隔離變壓器使用時，要科學(xué)應(yīng)用雙層隔離技術(shù)，以便促使高低頻脈沖干擾得到有效降低。輸入電路設(shè)計實(shí)踐中， 可以將DC24作為輸入電源，如果電源中存在著一定的負(fù)載，那么就需要科學(xué)考慮電源實(shí)際容量和短路防護(hù)措施，以便促使PLC自動化控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行目的得到順利實(shí)現(xiàn)。

第二，在輸出電路方面。PLC自動化控制系統(tǒng)輸出電路的設(shè)計實(shí)踐中， 要積極開展設(shè)計準(zhǔn)備工作，詳細(xì)了解和分析實(shí)際生產(chǎn)工藝需求。借助于晶體管的應(yīng)用，有效輸出變頻器調(diào)速信息、控制信息等。通過合理應(yīng)用晶體管，可以在較大程度上增強(qiáng)PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)作效率。如果工作環(huán)境具備較低的頻率，那么就需要合理選擇繼電器設(shè)備，增強(qiáng)其負(fù)載能力，降低設(shè)計難度。此外，如果電磁線圈存在于輸出電路中，為了降低系統(tǒng)受到電流的沖擊作用，可以在直流感性負(fù)載旁合理設(shè)計續(xù)流二極管，以便有效吸收掉浪涌電流，促使PLC自動控制系統(tǒng)得到高效保護(hù)。

（二）軟件設(shè)計

軟件設(shè)計也是PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的重點(diǎn)。在軟件設(shè)計過程中， 需要將工藝流程充分納入考慮范圍， 科學(xué)設(shè)計梯形圖， 借助于程序準(zhǔn)確編寫， 促使軟件功能得到實(shí)現(xiàn)。只有軟件設(shè)計工作得到了合理開展，方可以充分發(fā)揮PLC自動化控制系統(tǒng)的整體功能， 促進(jìn)后續(xù)系統(tǒng)維護(hù)、調(diào)試工作的順利開展。一般情況下，可以從模塊化程序、基本程序兩個方面來劃分PLC控制系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)。基本程序主要是借助于獨(dú)立的程序，有效控制生產(chǎn)工藝流程。而模塊化程序則是通過一系列程序來劃分整體控制目標(biāo)程序， 不同的程序模塊在任務(wù)方面也存在著差異。首先合理調(diào)試與編寫子模塊程序，然后將這些子模塊程序合并起來，即可形成完整的控制程序。

四、結(jié)論

綜上所述，PLC自動化控制系統(tǒng)在較大程度上促進(jìn)我國工業(yè)的發(fā)展，其具有一系列的優(yōu)勢，可以有效優(yōu)化生產(chǎn)過程，提升控制效果。但是，在未來的發(fā)展中，需要結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)工藝要求，積極優(yōu)化研究PLC自動化控制系統(tǒng)，從硬件優(yōu)化和軟件優(yōu)化兩個方面著手，完善PLC自動化控制系統(tǒng)的功能， 提升其整體運(yùn)行效率，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮更大的價值。

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