電氣自動化控制中的PLC技術應用分析

王洪俊

摘 要：PLC技術因為新技術不斷融入，功能也在不斷的趨于完善，在電氣自動化自動控制中PLC的應用也是越來越廣泛。基于PLC通信技術的發展使得PLC相互之間、與上位計算機、與其他智能設備間的通信變得更加容易，通過通信轉接器相連構成網絡，實現信息的交換，并且還可以構成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統，滿足了全廠生產自動化的要求，同時具備了靈活性。

關鍵詞：自動化控制；控制技術；PLC控制技術

1.PLC技術概述

PLC是一種數字運算操作的電子系統，其采用可編程序的存儲器，用來在其內部執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算數運算等操作的指令，并利用數字式、模擬式的輸入和輸出硬件設備進行電氣用電設備運行數據采集、控制。本文筆者對PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用進行了分析和探討。

2.PLC技術在電氣自動化控制工程中的應用分析

2.1 PLC控制統在污水處理工程中的典型應用

為保證污水處理過程的安全、可靠和生產的連續性，提高污水處理廠的自動化水平，控制系統采用的是基于PLC技術的數據采集和監控系統。依據工藝設計要求，污水處理廠控制系統由廠級控制的上位機管理控制系統、現場控制站、遠程I/O站、現場儀表及執行機構組成。本系統集控制、數據采集功能為一體，完成整個污水處理工程的過程控制、工藝流程畫面顯示、設備運行狀態的監測及故障報警。本PLC控制系統的基礎組成詳見下面描述：

a.PLC控制系統硬件結構為三層

（1）現場層：在預處理池、生物處理池、臭氧處理車間及HI-SOT池分別設置遠程 I/O站，接收各自區域內的壓力、溫度、流量、液位、分析測量儀表的測量參數，并由相應分站 PLC 控制系統控制各自區域內工藝設備的運行、提供狀態顯示；與各自區域內的壓力、溫度、流量、液位、分析測量儀表和執行機構等共同構成現場層。

（2）分站控制層：在預處理系統車間、生物處理系統、鼓風機房、污泥處理間、脫鹽水處理間、蒸發結晶車間各設置一個現場 PLC 控制站。

（3）廠級管理層：主要由數據服務器、工程師站、操作員站構成；通過各分站 PLC 在上位機上對現場工藝設備實施運行、故障狀態監視、數據采集，并為廠級管理者提供數據管理平臺。

2.2主要控制功能

（1）污水處理系統中對于模擬量的控制：PLC利用模/數（A/D）轉換和數/模（D/A）轉換功能，能完成對模擬量的檢測、控制和調節。在模擬量閉環控制系統中，被控量（例如壓力、液位、流量、溫度、轉速等）是連續變化的模量，執行機構（如變頻器、調節閥等）要求PLC輸出模擬量信號。由于PLC的CPU只能？理數字量信號，被控量首先被測量元件（傳感器）和變送器轉換為標準電流或電壓信號，在PLC內部利用模/數（A/D）轉換為數字量。例如在液位恒值的控制系統中，用液位變送器檢測水池的液位，用變頻調速的水泵控制進水量、用調節閥調節閥門出水量，PLC就是將采集的液位變送器的標準電流信號在內部轉換后得到和液位成比例的數字量，CPU將采集到的數值與目標設定值進行比較，并按照相應的算法（例如PID控制算法）對誤差值進行運算，將運算后的結果送給模擬量輸出模塊，經D/A轉換模塊變成電流信號，控制調節閥的開度和進水泵的轉速，實現水池液位的閉環控制。

（2）污水處理系統中對于開關量的邏輯控制：開關量控制是PLC的常用功能也是PLC的優勢，PLC設置了與（AND）、或（OR）、非（NOT）等邏輯指令，能取代傳統的繼電器控制系統，實現邏輯控制，例如利用液位開關實現對電動機的自動啟停控制。PLC接收到液位開關高液位開關量，電動機無故障且在遠程狀態，那么電動機就可以自動啟動了，反之收到低液位狀態就停止電動機，這就是最簡單的單機開關量控制，無需人工去觀察液位狀態便可實現電動機的自動控制。

（3）順序控制：在污水處理系統的脫鹽水處理間的多介質、超濾、反滲透工藝設備中就是利用PLC的順序控制對各設備的動作步序來實現這些工藝設備的產水、反洗、排水、藥洗等自動化控制的。

（4）監控功能：PLC能對電動機狀態、閥門開關到位的數字量狀態顯示；對壓力、液位、流量、溫度等模擬量顯示；對工藝流程動態畫面顯示；對系統異常情況進行識別、記憶，或在發生異常時自動終止運行并發出報警信號，操作員可以通過監控命令監視有關部分的運行狀態，調整參數設置。

3.PLC發展趨勢

PLC隨著新技術、新裝置的產生，不斷的將這些新技術、新裝置融入其中，推陳出新。未來的PLC發展應該會按如下幾個方面發展：

3.1高可靠性化。對于一些特定的環境和條件會對自動化系統的可靠性要求很高，故自診斷技術、冗余技術、容錯技術在PLC中得到了非常廣泛的應用。

3.2大容量化、高速化。今后的PLC發展存儲容量將更大、處理速度更快。

3.3網絡化、現場總線化。未來的PLC發展將會強化網絡化和通訊能力，PLC在網絡化和通訊能力的加強會是使其能更好適應現代工業生產規模大、控制復雜、被控對象分布比較分散生產環境；也使多臺PLC、遠程I/O站及其他控制器在分區控制及同工業計算機、以太網相連組成全廠的自動控制系統變得方便。

4.結束語

總之，電氣工程自動化控制PLC技術的應用具有較強的安全可靠性，實用功能比較強，被廣泛的應用在電氣工程自動化行業，PLC技術也在不斷的發展進步中，在未來的發展上，不僅會更好的應用在電氣工程自動化控制方面，還會應用在各個領域，發揮其獨特的優勢。

參考文獻：

[1]電氣傳動自動化技術手冊.機械工業出版社.2011.4

[2]朱光勝.淺析PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用[J].科技創新與應用，2016（24）：137.