電氣控制中的PLC自動(dòng)化應(yīng)用研究

王希虎

（山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院 山東省泰安市 271019）

0 引言

PLC是可編程控制器的英文簡(jiǎn)稱。在PLC控制技術(shù)出現(xiàn)之前，計(jì)算機(jī)技術(shù)在自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用較少，而PLC技術(shù)的誕生有機(jī)的結(jié)合了這兩種先進(jìn)技術(shù)。后續(xù)很多廠商對(duì)PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行迭代更新，最終使得PLC在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的運(yùn)用，尤其是電氣自動(dòng)化領(lǐng)域。

1 PLC概述

1.1 PLC系統(tǒng)組成

PLC控制系統(tǒng)主要是通過(guò)程序儲(chǔ)存器、電源、接口電路和CPU這幾部分所構(gòu)成的，其可以利用控制順序以及數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算等方式儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。在整個(gè)PLC控制系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)控制功能的根本是電源，所以為了能夠確保PLC正常工作，就一定要將系統(tǒng)電源控制工作做好。PLC控制系統(tǒng)的核心部件是CPU，所有數(shù)據(jù)的控制工作基本都是通過(guò)CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)的。程序儲(chǔ)存器的主要作用是儲(chǔ)存軟件。接口電路按照輸送工作的不同被劃分成兩種，一種是輸入接口，另外一種是輸出接口，輸入功能所指的是在系統(tǒng)初始化階段，通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)輸入以及掃描，同時(shí)把掃描所得出的結(jié)果在每一個(gè)單元中進(jìn)行放置。系統(tǒng)的輸出是通過(guò)梯形圖的方式實(shí)現(xiàn)自上而下的掃描工作，這里要注意的一點(diǎn)是在結(jié)束一個(gè)掃描周期之后，需要進(jìn)行刷新處理，才能夠開(kāi)始下一個(gè)掃描周期，只有這樣才可以確保輸出數(shù)據(jù)的真實(shí)性以及有效性。

1.2 PLC特點(diǎn)

PLC控制系統(tǒng)之所以在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了廣泛的運(yùn)用，主要是相比于其他控制系統(tǒng)而言具備更多優(yōu)勢(shì)，主要特點(diǎn)如下：

1.2.1 強(qiáng)大的適應(yīng)能力

對(duì)于PLC控制系統(tǒng)而言，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以按照電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)所具有的規(guī)模以及體量實(shí)現(xiàn)隨意組合，因此能夠適應(yīng)不同規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。除此之外，由于PLC控制系統(tǒng)運(yùn)算能力較強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，所以在大部分工業(yè)控制領(lǐng)域都可以運(yùn)用，應(yīng)用范圍較廣。

1.2.2 強(qiáng)大的便捷性

和其他控制系統(tǒng)進(jìn)行比較的話，PLC控制系統(tǒng)具有更小的體積以及更輕的質(zhì)量，同時(shí)編程方式以及接口設(shè)計(jì)都更簡(jiǎn)單便捷，所以PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)自建能力很強(qiáng)，另外由于很多PLC產(chǎn)品都實(shí)現(xiàn)了模塊化組裝，因此后期的維護(hù)和修理也都非常便捷。

1.2.3 強(qiáng)大的抗干擾能力

大部分PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)品的抗干擾能力都很強(qiáng)，主要是因?yàn)镻LC配置了完善的接地系統(tǒng)，并且接地地點(diǎn)非常準(zhǔn)確恰當(dāng)，可以確保PLC控制系統(tǒng)處于惡劣天氣也可以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，因此相比于其他控制系統(tǒng)而言，可靠性更高。

2 PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用

2.1 PLC技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前在數(shù)控領(lǐng)域的很多控制系統(tǒng)中都使用了PLC技術(shù)，對(duì)于現(xiàn)階段的數(shù)控系統(tǒng)而言，主要被劃分成三種系統(tǒng)，分別是直線控制系統(tǒng)、點(diǎn)位控制系統(tǒng)以及連續(xù)控制系統(tǒng)，基本所有數(shù)控系統(tǒng)使用的控制方法都是單板機(jī)控制法以及全功能數(shù)控裝置控制法，而這兩種控制方法都是通過(guò)PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。相比之下，全功能數(shù)控裝置具有更為全面的功能，可是也具有更高的運(yùn)行成本，一般都是在大型機(jī)械企業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用；而對(duì)于單板機(jī)控制裝置而言，其能夠按照企業(yè)的實(shí)際需求對(duì)機(jī)床功能進(jìn)行調(diào)整，所以靈活性更好，因此主要是在一些中小型企業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用。

2.2 PLC技術(shù)在順序控制中的應(yīng)用

很多工業(yè)控制領(lǐng)域使用PLC控制系統(tǒng)都是將其作為順序控制器來(lái)進(jìn)行使用，特別是一些輸入工作，需要按照相應(yīng)的順序從而進(jìn)行效率和質(zhì)量的提升，并且順序出現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)造成生產(chǎn)隱患的存在。比如火力發(fā)電系統(tǒng)，很多企業(yè)在火力發(fā)電系統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)中進(jìn)行了PLC技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了輸煤流程的自動(dòng)化作業(yè)，不但使得系統(tǒng)的效率得到提升，同時(shí)還能夠?qū)⑷肆Τ杀窘档停贿€有一些企業(yè)在除灰系統(tǒng)中進(jìn)行了PLC技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了除灰作業(yè)的自動(dòng)化。順序控制功能是PLC控制系統(tǒng)的一大特色，基本被PLC控制系統(tǒng)所壟斷。

2.3 PLC技術(shù)在開(kāi)關(guān)量控制中的應(yīng)用

PLC技術(shù)主要是通過(guò)邏輯形式實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量控制，由于PLC技術(shù)的快速發(fā)展，在很多工業(yè)領(lǐng)域，開(kāi)關(guān)量都是PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于PLC技術(shù)而言，其所使用的不是機(jī)械繼電器，而是虛擬繼電器，使得運(yùn)行反應(yīng)時(shí)間大大減少，所以控制開(kāi)關(guān)量的時(shí)候特別有優(yōu)勢(shì)。除此之外，在常規(guī)電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中，會(huì)使用到很多觸點(diǎn)以及線路，如果出現(xiàn)了接觸不良，那么就會(huì)對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行造成影響，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致較大的隱患，但是采用PLC技術(shù)能夠?qū)⑦@類問(wèn)題避免掉，使得電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性得到有效提升。

2.4 PLC技術(shù)在立體倉(cāng)庫(kù)控制上的應(yīng)用

一般立體倉(cāng)庫(kù)都是由若干層貨架通過(guò)堆積的方式構(gòu)成的一個(gè)空間，整個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)主要就是要實(shí)現(xiàn)貨物的運(yùn)入以及運(yùn)出。目前立體倉(cāng)庫(kù)都會(huì)使用電氣控制技術(shù)，所采用的控制技術(shù)大多數(shù)也是PLC技術(shù)，通過(guò)PLC程序的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的運(yùn)入以及運(yùn)出功能，并且通過(guò)上位機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)PLC的連接，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)貨物情況的顯示，這樣整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)情況都是處于自動(dòng)化狀態(tài)下。將PLC技術(shù)應(yīng)用在立體倉(cāng)庫(kù)中，能夠大幅度減少倉(cāng)庫(kù)的人工工作量，因此在管理上也能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，使得倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)效率大大提升。

3 PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著PLC技術(shù)的快速發(fā)展，其在電氣控制領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，尤其是依靠其強(qiáng)大的可靠性以及抗干擾能力，使得工業(yè)控制能夠在惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，需要對(duì)PLC技術(shù)的控制效果進(jìn)行提升研究，在能夠確保可靠性以及抗干擾能力的前提下，還要考慮一些特殊環(huán)境，這是未來(lái)PLC技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向。同時(shí)PLC技術(shù)要逐漸實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，在20世紀(jì)80年代誕生了工業(yè)領(lǐng)域的重要技術(shù)——DCS技術(shù)，隨著DCS技術(shù)的不斷普及，電氣工程控制的研究工作得到了很大的研究進(jìn)展，可是DCS技術(shù)受到了提升空間的限制，因此在后來(lái)的應(yīng)用中逐漸凸顯出很多問(wèn)題，比如難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序控制功能。而PLC技術(shù)正好能夠彌補(bǔ)這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)PLC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較為復(fù)雜的邏輯順序控制，同時(shí)可靠性很高。但是PLC技術(shù)也有缺陷，就是對(duì)模擬量進(jìn)行控制時(shí)，設(shè)計(jì)過(guò)程以及實(shí)現(xiàn)過(guò)程比較復(fù)雜，因此能夠看得出來(lái)PLC在數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化這兩個(gè)方面沒(méi)有DCS技術(shù)優(yōu)秀，因此PLC技術(shù)要對(duì)DCS技術(shù)進(jìn)行借鑒，從而不斷完善PLC技術(shù)的實(shí)現(xiàn)功能，這樣PLC技術(shù)在電氣控制領(lǐng)域中的應(yīng)用也會(huì)更加全面。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代工業(yè)的自動(dòng)化水平至關(guān)重要，只有實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化，才能夠加速工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，作為工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用率較高的一種控制技術(shù)，PLC技術(shù)的發(fā)展速度在一定程度上決定了我國(guó)工業(yè)的發(fā)展水平。因此未來(lái)要以現(xiàn)有PLC技術(shù)作為基礎(chǔ)，對(duì)PLC技術(shù)以及體系進(jìn)行創(chuàng)新，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更為先進(jìn)的電氣控制功能。