PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用與發(fā)展

沐雨楠

摘要：PLC的全稱為可編程邏輯控制器，是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)。電氣控制技術(shù)是以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的控制技術(shù)，它以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)為對象。本文通過對PLC和電氣自動化控制的介紹，敘述了PLC在電氣工程自動化中的應(yīng)用，其主要有兩種應(yīng)用形式，一是使用在順序控制方面，二是使用在開關(guān)量控制方面。通過 PLC與單片機(jī)控制技術(shù)的比較，以及PLC與繼電器控制技術(shù)的比較，說明PLC 技術(shù)的優(yōu)越性，PLC是應(yīng)用單片機(jī)構(gòu)成的比較成熟的控制系統(tǒng)，是已經(jīng)調(diào)試成熟穩(wěn)定的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的產(chǎn)品，有較強(qiáng)的通用性。PLC可以方便的修改程序，改變控制方法和控制對象，應(yīng)用更為方便快捷。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);電氣工程自動化;比較;發(fā)展

1.PLC和電氣自動化控制概述

PLC的全稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC），它采用一類可編程的存儲器，PLC是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC的種類繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。用可編程序控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換予以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。PLC專為工業(yè)場合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由CPU、電源、存儲器和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出接口電路等組成。

電氣控制技術(shù)是以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的控制技術(shù)，它以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)為對象，主干部分是電氣控制系統(tǒng)，電氣控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要技術(shù)手段，電氣化控制系統(tǒng)可以大大節(jié)省企業(yè)的成本，提高設(shè)備、生產(chǎn)線等的可靠性，目前在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2.PLC在電氣工程自動化應(yīng)用

當(dāng)今世界科技不斷的進(jìn)步，各類電子設(shè)備層出不窮，電子信息技術(shù)在各行各業(yè)當(dāng)中的運(yùn)用也越來越頻繁，其中，在電氣工程自動化控制領(lǐng)域，PLC技術(shù)更是得到了廣泛的運(yùn)用。PLC技術(shù)在20世紀(jì)60年代已經(jīng)被人們慢慢所發(fā)展和使用，由于早期的技術(shù)限制，當(dāng)時(shí)只有計(jì)算和簡單的控制功能，隨著科技的不斷進(jìn)步，PLC目前是最發(fā)達(dá)的電氣控制技術(shù)。

PLC在電氣自動化控制系統(tǒng)中所體現(xiàn)出來的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面。首先是PLC具備非常好的性價(jià)比;其次，PLC控制器在操作上更加簡單;再者，PLC從硬件上來看，與其他控制器之間的對比也明顯，所采用標(biāo)準(zhǔn)更加規(guī)范，對于用戶來說也更加方便，能夠根據(jù)系統(tǒng)需要，對編程程序進(jìn)行改善和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部系統(tǒng)的診斷。

PLC控制技術(shù)能夠直觀地表示系統(tǒng)的控制流程，其在電氣工程自動化控制中主要有兩種應(yīng)用形式，一是使用在順序控制方面，二是使用在開關(guān)量控制方面。

PLC技術(shù)被大量運(yùn)用在工程的順序控制領(lǐng)域，是整個(gè)系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。PLC技術(shù)最大的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了無人操控，對于數(shù)據(jù)的輸入輸出能夠進(jìn)行精確的估計(jì)并進(jìn)行多樣化控制，有效的提高了系統(tǒng)的緊密系數(shù)。PLC技術(shù)有自己內(nèi)部的儲存器，作為邏輯控制的載體，并對虛擬繼電器產(chǎn)生影響，因此在運(yùn)行過程中PLC技術(shù)顯示出穩(wěn)定和可靠的特點(diǎn)，將PLC技術(shù)嵌入到自動切換系統(tǒng)中，既能夠明顯的縮短系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，又能優(yōu)化系統(tǒng)的整體效益。

3.PLC與單片機(jī)控制技術(shù)、繼電器控制技術(shù)比較

3.1PLC與單片機(jī)相比

PLC與單片機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，PLC是建立在單知片機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)是一種集成電路。PLC與單片機(jī)的用途不同，單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片道機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。PLC與單片機(jī)的工作原理不同，不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。PLC與單片機(jī)的差別體現(xiàn)在如下方面：

（1）PLC是應(yīng)用單片機(jī)構(gòu)成的比較成熟的控制系統(tǒng)，是已經(jīng)調(diào)試成熟穩(wěn)定的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的產(chǎn)品，有較強(qiáng)的通用性。

（2）而單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)。單就“單片機(jī)”而言，它只是一種集成電路，還必須與其它元器件及軟件構(gòu)成系統(tǒng)才能應(yīng)用。

（3）從工程的使用來看，對單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，采用PLC快捷方便，成功率高，可靠性好，但成本較高。

（4）對于量大的配套項(xiàng)目，采用單片機(jī)系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點(diǎn)，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定。

3.2PLC與繼電器控制比較

PLC、繼電器是大家常接觸的控制元件，兩者作為控制產(chǎn)品，其作用有相同之處，但其控制邏輯卻大不相同。PLC控制的優(yōu)點(diǎn)是功能比繼電器控制的多，像模擬量的控制，微積分的控制等等，還有就是可以方便的修改程序，改變控制方法和控制對象。繼電器控制只能實(shí)現(xiàn)一些簡單的邏輯控制。

具體表現(xiàn)在：

（1）控制邏輯方面。繼電器采用硬接線邏輯，連線多而復(fù)雜，體積大，功耗大，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難。而PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序，故稱為“軟接線”，其連線少，體積小，功耗小。

（2）工作方式不同。接通電流時(shí)，繼電控制線路各繼電器都受約;而PLC從宏觀看，各個(gè)繼電器受約時(shí)間短暫。

（3）控制速度有差別。繼電器依靠觸點(diǎn)動作實(shí)現(xiàn)控制，會出現(xiàn)抖動問題，工作頻率低;而PLC由程序控制，速度快并且不會出現(xiàn)抖動。

（4）限時(shí)控制情況。時(shí)間繼電器進(jìn)行限時(shí)控制，其精度不高容易受外界環(huán)境影響，調(diào)整時(shí)間極為困難;而PLC用半導(dǎo)體集成電路作為定時(shí)器，精度很高也不易受外界影響。

3.3PLC技術(shù)的優(yōu)越性

PLC是應(yīng)用單片機(jī)構(gòu)成的比較成熟的控制系統(tǒng)，是已經(jīng)調(diào)試成熟穩(wěn)定的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的產(chǎn)品，有較強(qiáng)的通用性。PLC可以方便的修改程序，改變控制方法和控制對象，應(yīng)用更為方便快捷。PLC技術(shù)也存在局限性，在功能上必須要不斷提高，其應(yīng)用要不斷的拓展和深入。

4.PLC技術(shù)未來發(fā)展方向

PLC發(fā)展至今已有近40年的歷史，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已有翻天覆地的變化，PLC也再不斷的朝著新的技術(shù)發(fā)展。在未來PLC要想適應(yīng)工業(yè)發(fā)展要具備如下的特點(diǎn)，首先PLC控制系統(tǒng)的功能應(yīng)更加豐富。信號采集功能、輸出控制功能、邏輯處理功能、數(shù)據(jù)運(yùn)算功能、定時(shí)計(jì)數(shù)功能、中斷處理功能、存儲功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能等。為未來工業(yè)自動化、遠(yuǎn)程化、信息化和智能化創(chuàng)造條件;其次完善PLC可靠性。隨著工業(yè)自動化發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對電氣控制設(shè)備的可靠性要求也越來越高，PLC應(yīng)當(dāng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠在非常惡劣的環(huán)境下長期連續(xù)可靠的工作;再次，今后的PLC在使用起來將更為方便。在硬件方面，PLC的硬件應(yīng)是高度集成化，使得各系統(tǒng)成為系統(tǒng)化和規(guī)格化的各種模塊。軟件方面，用程序代替硬件接線，編輯程序要比硬件接線要方便的多。

PLC主要?dú)w為以下三個(gè)方向發(fā)展：

（1）功能向增強(qiáng)化和專業(yè)化地方發(fā)展，針對不同行業(yè)特點(diǎn)，開發(fā)出專業(yè)化PLC產(chǎn)品，提高產(chǎn)品易用性和專業(yè)化水平。

（2）規(guī)模向小型化和大型化發(fā)展。小型化指體積小，功能越來越大;大型化指在工業(yè)過程控制領(lǐng)域較大的市場，運(yùn)用功能單一邏輯運(yùn)算拓展到幾乎滿足所有用戶要求。

（3）系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化和開放化方向發(fā)展，開方性向PC靠攏，在Windows平臺上開發(fā)符合全新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。通過提供標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的接口，可以很方便的講PLC接入其他系統(tǒng)。