基于PLC自動化的電氣控制應用分析

許明艷

（江蘇省揚州技師學院 江蘇 揚州 225127）

1 引言

隨著現代科技的不斷發(fā)展，我國自動化控制技術日趨成熟。PLC作為一種先進的自動化控制程序器，在電氣行業(yè)中的廣泛應用已經使我國的工業(yè)生產自動化邁進了新的歷程。該項技術具有編程簡單、使用方便、安全可靠等優(yōu)點，實際中已經被越來越多的企業(yè)所熟悉并應用。但是，PLC自動化系統需要人工進行編程，因此實際應用環(huán)節(jié)必然會受到操作人員技術水平的影響。因此，工作人員要積極提高自身的專業(yè)素質，以提高PLC技術的應用效果。

2 PLC技術的特點

2.1 操作簡單，實用性強

PLC技術簡單直觀、操作方便，廣泛適用于各種控制系統中。PLC系統的程序能夠將指令語言編譯，使其轉換為機器語言，進而實現檢測機器故障等工作要求[1]。由于其編程的原理非常簡單，并且具有靈活的圖形符號和編程語言，工作人員只需具備基本的編程知識，就能夠利用相應的編譯方式來實現對系統的全面操控。該項技術在電氣控制系統中的應用，既節(jié)省了傳統操作系統所用的外接線，同時又節(jié)省了指令在系統中的傳輸時間，從而有效提升了控制系統的運行效率。此外，由于該技術應用了微處理器技術，硬件方面的配置齊全，具有很強的通用性，能夠適用于不同環(huán)境，適合大范圍推廣。

2.2 具有較強的抵抗干擾能力

PLC的內部電路和生產工藝均采用最先進的抗干擾技術，同時配置自動檢測報警裝置，因此系統的抗干擾能力明顯要強于傳統的繼電器[2]。另外，基于PLC的自動檢測系統在檢測到某個設備出現故障時還能夠自動報警，有利于工作人員及時發(fā)現并解決問題，從而有效提高使用的安全性，也比傳統的操作系統更適用于復雜的電氣設備[3]。

2.3 維護方便，改造簡單

與傳統的接線方式相比，PLC控制器的應用有效縮短了操作系統設計和建造的時間，對其進行控制程序的改編也更加方便，可以靈活適應工作中的不同需求[4]。PLC技術還可以直接在各種復雜的模塊上設計并操作指示燈，用戶可以根據需要將不同模塊的指示燈設計成不同的顏色，以便于在使用過程中對設備的運行情況產生更加深入的了解，方便查找故障來源，節(jié)省系統故障的排查時間，提高工作效率。

3 PLC的應用現狀

3.1 分散型控制系統的應用

分散型控制系統是基于單獨的一臺PLC設備，對其所對應的單獨目標對象進行單獨控制的操作系統，這種完全獨立的控制模式，可以有效明確控制對象，避免產生控制混亂的問題而影響控制系統的工作效果[5]，因此廣泛應用于大型的電氣生產流水線上。由于每臺PLC控制器只需要對自己的控制對象負責，如果發(fā)現作業(yè)線出現了生產方面的問題，工作人員只需要找到對應的控制器就能夠及時進行故障處理，同時不會影響到其他生產線的正常運作，這種操作方式能夠有效節(jié)省維修時間，最大程度降低由于設備故障而對企業(yè)造成的經濟損失。

3.2 集中型控制系統的應用

和分散型控制完全相反，集中型控制系統是運用一臺核心PLC控制器來控制整體生產的模式，這種控制系統的優(yōu)勢在于操作方便，工作人員只需要控制一臺主控制器就能夠達到掌控全局的目標。與此同時，這種集中性控制系統的設備前期的投資成本會比較小，在后續(xù)使用的過程中維護也很方便，因此適用于一些小規(guī)模的生產線或者簡單的生產環(huán)境。同時，用戶也可以根據自己實際生產規(guī)模的需要，在主控制器下分設一定數量的分支控制器，使不同的分支能夠實現互相制約，同時又能夠統一接受主控制器的操縱，使生產操作靈活性更高。這種控制體系下，只要其中的一個微小環(huán)節(jié)發(fā)生故障問題，就會導致整個系統無法正常運行。發(fā)生故障時，需要停止整個生產線，進行故障的全面排查并完成科學的系統性維修工作，這對于企業(yè)的生產會造成相應的影響。

3.3 數據控制系統的應用

PLC技術本身就是一種數據編程，因而數據控制是PLC控制應用的基礎[6]。PLC編程器可以根據程序對所收集到的數據做出合理的分析和處理，然后再將整合后的數據轉化為指令輸出，從而實現自動控制。在大數據時代背景下，PLC技術對數據的控制精確度更高，數據處理速度也更快，更符合自動化電氣控制行業(yè)的發(fā)展要求[7]。

3.4 開關量控制方式的應用

在PLC的實際應用中，開關量控制是最為基本的一種，同時也是應用最廣泛的控制方式。PLC自動化控制器在實現邏輯控制的同時也實現了順序控制，目前已經開始逐漸取代了傳統的繼電器電路，成為電氣設備主要的控制方式[8]。由于該技術比較適合對單臺設備進行獨立控制，能夠有效節(jié)省對設備事故進行排查的時間，提高生產效率，因此可以廣泛應用于大型企業(yè)的自動化流水線產生中。

3.5 運動控制中的應用

PLC能夠有效控制有規(guī)律的直線運動和圓周運動，通過全面的通信設備、完整的人機界面，滿足多種電氣設備自動化控制的需求。基于此，目前該技術已經被廣泛應用于電梯、機床、風機、機器人等領域，也取得了顯著的成效。在未來，這種技術仍然會被應用到更多的電氣設備中，與其他工業(yè)技術共同控制計算機組網，構成大型的電氣設備控制集成系統。

4 PLC技術應用中存在的問題

4.1 信號中斷的問題

由于PLC技術是一種基于信息數據基礎上實現控制的方法，在工作過程中可能會因為線路故障而產生信息傳遞不及時或者傳遞不到位的情況。當系統信號中斷時，控制器就會因為無法及時獲得已知數據而無法提供正確的指令，導致控制不力。

4.2 受環(huán)境干擾的問題

雖然自動化控制器已經使用了先進的抗干擾技術，但是在一些比較復雜的環(huán)境中（如電氣設備較多時）仍然會受到其他設備的干擾，使接收的數據信息產生錯誤，從而造成輸出指令失誤，無法有效發(fā)揮控制作用。

4.3 機械設備故障的問題

在實際的操作過程中，經常還會出現工程中接電斷聯的現象，導致電氣自動化系統無法完整連接，從而陷入癱瘓狀態(tài)。實際中導致這種情況產生的因素有很多種，主要是由于線路的接口不穩(wěn)，使其中一些設備發(fā)生故障，導致信號線短路或者斷聯。其次，某些企業(yè)為了節(jié)省設備造價，設備更新換代不夠及時，購置的先進設備存在質量問題，導致設備產生結構失靈、漏油漏氣、絕緣故障等問題，更加無法保證系統的穩(wěn)定運行

5 PLC應用問題的解決策略

5.1 改進數據傳輸方式

要解決數據傳輸的問題，首先必須要提高數據的傳輸效率。操作人員應積極嘗試對數據的傳輸方式進行改進，通過不斷的嘗試來發(fā)現更高效的傳輸方式，從而提高數據傳輸的工作效率。此外，PLC對數據處理的準確性需要依靠正確的指令才能完成，這就要求工作人員在工作中認真負責，確保數據真實準確。

5.2 做好設備維護工作

自動控制系統本身具備故障自保的能力，因此需要加強設備的日常維護保養(yǎng)工作，以確保設備在出現問題時能夠實現自動報警，同時操作人員也需要隨時關注系統的運行狀態(tài)，以便于及時發(fā)現問題，并在第一時間對其處理，從而保證系統運行的安全性。其次，要確保系統內設備的運行穩(wěn)定，保證設備完好的首要前提是要選擇優(yōu)質的設備配件，以確保零部件安全耐用，有一些企業(yè)為了降低投資成本，往往低價購置設備及其配件，表面上看是節(jié)省了支出，但是設備在運行過程中經常出現故障，嚴重的就會造成整個系統癱瘓。不僅影響正常生產，也會因為維修設備和更換零部件而產生額外的費用，造成經濟損失。此外，加強設備的日常維護保養(yǎng)也是一項重要的工作內容，企業(yè)應安排專業(yè)的維修人員對設備及線路進行每日的例行巡檢，尤其重點要檢查送號線的破損還有設備線接口等情況。

5.3 完善預警系統

自動預警功能是PLC系統中一項重要的組成部分，能夠幫助操作人員及時發(fā)現并排查系統故障，從而保證控制系統運行的穩(wěn)定性。目前對于預警系統的設計正在逐步朝向人性化和智能化的方向發(fā)展，能夠更好地體現出預警的優(yōu)勢。智能化的預警系統在建設時會直接配備相應的文字記錄和相關技術顯示系統，這樣在設備發(fā)生故障的時候，系統就能自動識別故障屬性并自動進行分析，然后根據相關記錄給出解決建議，并同時做好此次事故的文字記錄，以備日后發(fā)生類似故障的時候參考。在人性化設計中，會在控制柜的面板上面安置故障指示燈，一旦預警系統感受到威脅，該指示燈就會閃爍示警，工作人員收到警報便可立即采取相應的應急措施，及時解決問題，減少事故損失。

5.4 提升操作人員的技術水平

我國目前的電氣自動化控制普遍采取人工操作的辦法來進行具體的操縱工作，所以，操作技術人員的專業(yè)技術水平就直接決定了控制系統的質量和控制效率。而目前大多數企業(yè)中的機電操作人員平均學歷都比較低、專業(yè)能力也不夠充足，通常只能夠根據預定程序完成輸入操作，并不具備高超的專業(yè)知識和技術能力。基于此，企業(yè)應該加強對電氣自動化操作人員的專業(yè)培訓工作，首先應增強工作隊伍的整體文化素質，提高普通操作工的操作能力、制圖及編程能力，同時還要注重培養(yǎng)操作人員的團隊合作意識，以提高機電操控隊伍的綜合素質。其次應組織操作人員學習本行業(yè)先進技術及設備的應用方法，以便于在工作中及時發(fā)現設備及技術隱患，從而提高系統運行的安全性。

6 結語

PLC自動化控制系統因其操作簡單、安裝方便、實用范圍廣等特點，已經被廣泛應用到電氣控制行業(yè)中。雖然該項技術在目前使用過程中依然存在一些問題，但是，隨著數字化科技的不斷進步以及人工智能技術的不斷發(fā)展，未來電氣自動化控制系統必然會朝著人性化和智能化的方向不斷完善。為此，還需要自動化科技的研究工作者共同不懈的努力，從而推動我國生產自動化的發(fā)展。