電氣控制技術在PLC方面的應用探討

冒薇 夏春妍

摘要：電氣控制技術隨著時間的發展已經廣泛應用于各個領域，在工業生產中起到了十分重要的作用，本文主要通過對電氣控制系統的電路、發展歷程進行簡單的介紹，同時對可編程邏輯控制器（PLC） 進行了介紹，系統地分析了電氣控制技術應用于可編程控制系統中的主要特點，同時根據我國目前電氣控制技術在PLC 方面的應用現狀提出了一些建議，望能起到拋磚引玉的作用，使我國電氣控制技術在PLC方面的應用達到一個新的高度，有助于我國經濟的發展和綜合國力的提升。

關鍵詞：電氣控制;PLC;應用

現在PLC 技術在應用上已經相對成熟，尤其是在工業生產領域中的應用，更是實現了自動化控制功能。基于PLC 來構建自動化控制系統，需要針對機械設備電氣控制特點進行詳細分析，尤其是部分電氣控制復雜的電氣設備與大型機電裝備，更需要從專業角度進行分析，構建有效的網絡化與遠程化控制系統，利用各項專業技術，來獲取電氣設備運行的真實數據，將其作為系統設計的依據，真正實現無人值守系統正常運行的目的。

1 基于PLC 電氣控制特點分析

（1）合理選擇PLC 類型。基于PLC 技術電氣控制技術，核心為可編程控制芯片，這樣基于PLC 對電氣控制進行研究時，工作人員完全可以根據相應的需求來選擇芯片類型。就現狀來看，最常選用的為可編程控制器PLC芯片，具有重量輕、體積小以及低功耗等優點，在應用上具有良好的效果。而對于部分特殊情況，在選擇PLC類型時，應將運算速度與存儲容量等因素作為主要分析對象，確保類型選擇的合理性。

（2）可編程實用性。以提高電氣控制效果為目的，對PLC 芯片進行編程時，可以通過便捷符號圖形以及模塊化編程語言來進行設計，程序員采取自己最為擅長的計算機操作指令與編輯方式完成芯片的編程。其中，對于PLC 來說，不必將其與其他設備進行連接處理，減少了應用的連接線，并且還縮短了PLC 控制器執行的時間延時，在更大程度上提高了生產生活應用效率，同時對提高維護工作質量也具有重要意義。

2 基于PLC 電氣控制系統概念設計要點

（1）執行機構可靠性建立。PLC 執行結果需要通過執行機構對現場實際情況的調節與控制來實現，因此基于PLC 電氣控制系統設計時，需要最大程度上提高執行機構可靠性。第一，關閉或者啟動電磁閥時，需要結合閥門開啟與關閉實際時間來對延時時間進行適當的調整。如果相應信號未及時反饋到PLC 系統，則可以證明電動閥存在故障，需要及時采取措施進行處理，避免故障影響進一步擴散。第二，當控制器接觸到負載時，可以通過對接觸器進行啟動或者停止的命令來對接觸器圈進行控制，并實時觀察控制器啟動與停止情況，確定控制器在啟動狀態時是否出現吸合，停止時是否釋放，確定不同階段的可靠性。

（2）現場失效調查系統。以提高PLC 自動控制系統性能為目的，在進行電氣系統概念設計時，可以通過實驗室試驗的方式獲得失效數據，但是從實際應用現狀來看，所獲得的數據很容易受外界因素影響，內容存在一定限制，并不能完全有效地提高系統運行可靠性。另外，還可以通過提高現場失效調查的方式來提高控制系統運行可靠性，從PLC 電氣控制系統可靠性與計算工作角度分析，其與一般產品設計存在較大的差異，如果僅是通過數據與理論的分析并不能獲得準確的結果。而通過對現場實際失效情況的詳細分析，則可以根據各項實時數據來提高系統可靠性，在現有程度上實現系統的提升。

（3）故障報警系統。PLC 電氣控制系統概念設計基本上均是采用分層的方式來實現三層故障顯示報警制，分為一級報警系統、二級報警系統、三級報警系統。第一，一級報警系統。主要用于生產現場，實現對現場故障的顯示報警，利用指示燈指示設備來檢測系統運行是否正常，而當指示燈閃爍時，則證明系統出現故障，需要由專業人員來及時采取措施處理。第二，二級報警系統。主要應用于中心控制監視視頻顯示器中，當PLC 自動控制系統發生故障后，中心控制監視視頻即會根據實際情況來顯示相應的文字，并且位于流程圖中的相應設備也會出現閃爍，向技術人員報警。第三，三級報警系統。在系統內設備運行出現故障后，故障將會通過控制中心信號箱顯示相應信息，利用光線與聲響報警方式來提醒工作人員及時進行維修。

3 基于PLC 電氣系統設計實例分析

（1）實例分析。以普通數控車床為例，對傳統數控化程序進行改造完善，實現對零部件自動切削與加工技術的自動化控制，尤其是針對手動控制完成的切削加工工藝，通過PLC 技術對電氣控制系統的改造，在根本上實現電氣化與自動化控制。第一，上位機借助工控機圖像處理能力，完成數控車床生產組態畫面的顯示，以及各生產數據的傳輸、輸出與保存，完成相關控制指令的下達，保證數控車床能夠自動完成切削工作。第二，下位機基于PLC 技術電氣控制，通過傳感器、數據采集板卡等獲得數控車床環境數據、生產數據以及狀態數據，并由PLC 完成所有參數的計算，將其傳輸給上位機，后根據不同參數來顯示圖形并保存。第三，進給運動控制，即利用PLC 運動控制板卡模式達到電氣化與自動化控制的目的。選擇合適的運行控制板卡，與PLC 順序控制相互配合，對進給軸電機實現伺服運動控制，完全實現對數控車床進給運行的自動化控制。

（2）概念設計。①底層設備。一方面為實現數控車床自動切削加工運轉基礎功能的必要電氣、機電設備，如電源模塊、電機模塊等，保證數控車床能夠正常實現各項基本功能;另一方面為各類傳感器，如溫度傳感器、速度傳感器等，通過傳感器來完成進給軸運行進給量的監測，并將各項監測的數據作為自動化控制設計的依據。②PLC 站。本地PLC 站主要起到接收底層傳感器設備傳輸的傳感參數、狀態參數等，并通過內部程序的運算，對整個數控車床的運行狀態進行檢測確定，將重點參數傳輸給遠程控制終端，最終以數據圖形的方式顯示、存儲與打印等。同時，本地PLC 站還可以接收遠程控制終端下達的控制指令，如停機、啟動等基本控制指令，通過對相應執行器的控制，完成對設備的自動化控制。③遠程控制終端。遠程控制終端的設計，需要通過工控機來完成上位機數據的管理，以及設備狀態的監控。在進行概念設計時，應開發專門針對數控車床架空、生產與自動控制的程序，來達到遠程化、自動化以及網絡化控制的效果，實現無人值守工作模式。

（3）運行控制。PLC 特有過程控制包括新穎的閉環控制，可以實現對模擬量的控制，涵蓋了直線態勢下的所有運動，以及常見圓周運動等。對于搭配好的控制機構，可以通過提前預備的傳感器，建立執行機構完成生產動作。就數控車床電氣控制技術來看，控制模塊正在發生著變化，如伺服電機銜接的單軸與多軸，都可以經由預備好的控制模塊，驅動同步態勢下的電機。

科技日益發達，社會也在不斷地進步，能夠積極且合理的運用各種科學技術，都會對國家做出更多的貢獻。科學地研究PLC 技術和原理，讓其發揮應有的作用效果，為國家和企業在生產制作中打下堅實的技術基礎。基于PLC 實現電氣控制系統的概念設計，就需要從實際情況出發，對設計現狀進行分析，針對概念設計需要關注的要點，從多個角度進行分析，選擇合適的措施對整個設計過程進行優化管理，提高對電氣設備各項運行數據的收集、整理與應用，從根本上提高系統設計效果，真正實現電氣系統的自動化控制。

參考文獻

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“本論文得到江蘇省高職院校青年教師企業實踐培訓項目資助（計劃編號：2021QYSJ068 ）”

第一作者：

姓名冒薇 （出生年月1984.02） ?性別， 女 ?民族， 漢族 ?籍貫，江蘇省南通市 ?單位，蘇州經貿職業技術學院 ?學位，博士 ?職位，教師 ?職稱，副研究員 ?研究方向，智能產品開發與應用 ?郵編，215000

第二作者：

姓名夏春妍 （出生年月2003.02） ?性別， 女 ?民族， 漢族 ?籍貫，安徽省六安市 ?單位，蘇州經貿職業技術學院 ?職位，學生 ?研究方向，智能產品開發與應用