可編程控制器在電氣控制中的應(yīng)用

劉天友

長(zhǎng)白山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林白山 134300

0 引言

可編程控制器主要是應(yīng)用在包括機(jī)械工程學(xué)科、自動(dòng)控制器學(xué)科以及工業(yè)自動(dòng)化學(xué)科等多種工業(yè)控制學(xué)科領(lǐng)域中的一種可編程的控制器。目前，可編程控制器憑借其具有的控制工作穩(wěn)定，控制水平高能力強(qiáng)以及抗感染能力高的特點(diǎn)被廣泛運(yùn)用在社會(huì)多個(gè)不同領(lǐng)域中，極大的提高了人們的生活質(zhì)量和推動(dòng)了國(guó)家工業(yè)領(lǐng)域控制技術(shù)的發(fā)展。為了能夠更加深入的了解可編程控制器在電氣控制中的應(yīng)該效果，本研究對(duì)可編程的概念、發(fā)展概況、在電氣控制中應(yīng)用概況以及未來的發(fā)展前景進(jìn)行分析。

1 可編程控制器(PLC)簡(jiǎn)介

1.1 概念

可編程控制器（PLC）是一種通用控制器，其產(chǎn)生的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)本身具有微處理能力，該控制器通過利用計(jì)算器的多種技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算、定時(shí)和控制，使控制設(shè)備能夠按照人的需求完成各種運(yùn)行需要[1]?？删幊炭刂破髟趧傞_始出現(xiàn)時(shí)其控制能力僅包括邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)以及順序控制等幾個(gè)功能。但是，時(shí)下的可編程控制器均在科學(xué)技術(shù)的不斷升級(jí)和完善后擁有更多的功能，能夠滿足包括家庭自動(dòng)化應(yīng)用、公共事業(yè)應(yīng)用以及商業(yè)和工業(yè)等在內(nèi)的多個(gè)不同領(lǐng)域在的應(yīng)用需求，在為人們生活提供更多便利和推動(dòng)社會(huì)自動(dòng)化和只能化發(fā)展發(fā)揮著極大的推動(dòng)作用。

1.2 發(fā)展概況

可編程控制器（PLC）在未出現(xiàn)之前，社會(huì)生產(chǎn)各大領(lǐng)域的控制系統(tǒng)大多由繼電器和接觸器進(jìn)行控制，雖然該控制系統(tǒng)在設(shè)備的控制方面也發(fā)揮著一定的控制作用，但是由于該系統(tǒng)除了需要通過固定連接硬件來完成控制目標(biāo)之外，其體積還非常龐大，在使用過程中還存在耗電大、壽命短以及故障發(fā)生率高的缺點(diǎn)。而可編程控制器（PLC）卻具有體積小、使用壽命長(zhǎng)、故障發(fā)生率較低、比較靈活以及操作簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，因此，在可編程控制器（PLC）推出后很短一段時(shí)間內(nèi)就直接取代繼電器和接觸器進(jìn)控制系統(tǒng)，成為多個(gè)控制領(lǐng)域的主要控制設(shè)備。

2 可編程控制器在電氣控制中的應(yīng)用

2.1 特點(diǎn)

可編程控制器（PLC）得以在多個(gè)不同領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的根本原因在于該控制器具有諸多優(yōu)點(diǎn)：1）編程方式簡(jiǎn)單且快捷；2）安裝和維修操作均比較簡(jiǎn)單和方便；3）具有極高的抗干擾性能；4）耗電小，能降耗；5）體積小，易攜帶和移動(dòng)；6）工作穩(wěn)定，具有極高的可靠性；7）系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編輯、升級(jí)以及調(diào)試所需時(shí)間少，周期比較短，不影響控制工作。

2.2 主要應(yīng)用范圍

可編程控制器常見控制形式及其在電氣控制中的應(yīng)用方向主要有：1）開關(guān)控制。相對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器控制方式而言，可編程控制器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)順序和邏輯兩種控制，且能夠在多臺(tái)設(shè)備中同時(shí)進(jìn)行控制[2]；2）分散控制。指的是在不同的控制對(duì)象中全部安裝可編程控制器，這些可編程控制器通過相互之間傳遞的信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合控制；3）模擬量控制。其具體應(yīng)用方向主要于“量”的變化，如流量的變化、溫度的變化以及液位的變化等；4）集中式控制。是相對(duì)與分散控制而言的一種控制方式。具體是由一個(gè)功能強(qiáng)大的可編程控制器對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。

2.3 典型運(yùn)用

圖1 分時(shí)啟動(dòng)電路示意圖

圖2 I/O 接線示意圖

可編程控制器（PLC）在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制中主要對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與停止、正傳與反轉(zhuǎn)、連續(xù)運(yùn)行與分時(shí)啟動(dòng)等進(jìn)行控制。但是由于可編程控制器屬于工業(yè)型控制設(shè)備，所以CPU 只能對(duì)電平信號(hào)進(jìn)行處理，而這些電平信號(hào)能夠順利進(jìn)入到編程控制器輸入接口或者輸出接口處的電路，使電平轉(zhuǎn)換得到有效實(shí)現(xiàn)，連接至可編程器輸入接口處輸入構(gòu)件多數(shù)都為開關(guān)、傳感器或按鈕等，而輸出接口處則直接與被控制對(duì)象連接，被控制對(duì)象主要包括電動(dòng)機(jī)、電磁閥、指示燈及接觸器等?？删幊炭刂破鬏斎虢涌诨蜉敵鼋涌诰哂酗@著性的觀點(diǎn)濾波和觀點(diǎn)隔離作用。在整個(gè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制中，能夠進(jìn)入到內(nèi)部D/A 轉(zhuǎn)換器或者A/D 轉(zhuǎn)換器，使數(shù)字量和模擬量轉(zhuǎn)換得到實(shí)現(xiàn)。例如，圖1為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)在可編程控制器控制下呈現(xiàn)出分時(shí)啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)形成的梯形示意圖，圖2為I/O接線示意圖。從梯形示意圖中可知，當(dāng)啟動(dòng)鍵按下時(shí)，①號(hào)電動(dòng)機(jī)呈現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)，10 秒后，②號(hào)電動(dòng)機(jī)能夠自動(dòng)開啟，并與①號(hào)電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行，當(dāng)停止鍵按下時(shí)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)則同時(shí)停止運(yùn)行?？删幊炭刂破髟陔姍C(jī)控制方面的應(yīng)用有很多，涉及工業(yè)、商業(yè)、樓宇等領(lǐng)域。其中在商業(yè)樓宇中應(yīng)用也較為典型，例如樓宇內(nèi)電梯主要是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而電機(jī)則受控于可編程控制器。通過可編程控制軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)電梯自動(dòng)化控制，與接觸控制器相比，可編程控制器運(yùn)行控制更為可靠，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，外部接線程度有所簡(jiǎn)化，只有對(duì)程序進(jìn)行修改，就能增加或者更改控制器的控制功能。再者，電梯在運(yùn)行過程中，可編程控制器能夠進(jìn)行自動(dòng)化故障檢測(cè)，并顯示清晰的報(bào)警信號(hào)，使得電梯運(yùn)行安全性得到有效提高，同時(shí)為電梯維護(hù)、檢修提供很大方便。

3 可編程控制的未來發(fā)展方向分析

隨著可編程控制器不斷發(fā)展，其在日常生活領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。例如，可編程控制器在自動(dòng)化樓宇照明系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)及變電系統(tǒng)等控制上均得到有效應(yīng)用，不僅能夠?qū)@些樓宇系統(tǒng)進(jìn)行有效控制，同時(shí)能夠?qū)ο到y(tǒng)功能進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)察和檢測(cè)，一方面能夠使機(jī)電設(shè)備能源消耗量有所降低，另一方面能夠提高機(jī)電設(shè)備投資效益。在電子技術(shù)不斷發(fā)展背景下，電子產(chǎn)品呈現(xiàn)出多樣化狀態(tài)，日常生活動(dòng)所使用的冰箱、洗衣機(jī)及空調(diào)等均通過可編程控制器進(jìn)行控制。例如，洗衣機(jī)在運(yùn)行過程中，可編程控制器能夠?qū)ο匆聶C(jī)的啟動(dòng)、進(jìn)水、清洗、脫水及排水等功能進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)的全自動(dòng)化。在科學(xué)技術(shù)和電子產(chǎn)品不斷發(fā)展和更新的時(shí)代，可編程控制器應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V闊，自動(dòng)化控制程度將不斷提高。

4 結(jié)論

可編程控制器具有編程簡(jiǎn)單、維修便捷、耗能量少、運(yùn)行穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在電氣控制中得到廣泛的推廣和應(yīng)用，使得電氣運(yùn)行控制安全性、可靠性得到有效提升，對(duì)電氣自動(dòng)化控制發(fā)展具有重要意義。

[1]李道霖主編.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2004.