PLC的控制原理分析及在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

梅再歌+王銳

摘 要：PLC技術(shù)如今在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。它可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)控制設(shè)備的缺陷，解決電氣自動(dòng)化控制中出現(xiàn)的問(wèn)題，從而大大提高設(shè)備運(yùn)行的效率。本文簡(jiǎn)單闡述了PLC的結(jié)構(gòu)構(gòu)成以及其控制原理，并全面介紹了其在電氣自動(dòng)化控制中的實(shí)際應(yīng)用。希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員提供一些參考和建議，從而提高我國(guó)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的水平。

關(guān)鍵詞：PLC；控制原理；電氣自動(dòng)化控制；應(yīng)用

在現(xiàn)代電氣行業(yè)飛速發(fā)展的形勢(shì)下，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用越來(lái)越重要。PLC是一種運(yùn)算操作的電子控制系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部的存儲(chǔ)以及按照人類生產(chǎn)生活的需要，通過(guò)對(duì)程序的運(yùn)算和執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制運(yùn)行的目的。PCL技術(shù)作為電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。其程序簡(jiǎn)單、操作容易，配套完整，抗干擾能力強(qiáng)，因此具有靈活性、便利性、適應(yīng)性以及可靠性等特點(diǎn)。如今PLC技術(shù)已逐步被運(yùn)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。

1 PLC的結(jié)構(gòu)構(gòu)成

PLC與我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活所用到的電腦功能相似，都可以用于工業(yè)生產(chǎn)和工作中，其本質(zhì)也都是可以用來(lái)編程控制的微機(jī)，因此，兩者在結(jié)構(gòu)組成上也大同小異。PLC的結(jié)構(gòu)組成分為以下五個(gè)部分：

（一）中央處理器，用來(lái)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及邏輯運(yùn)算，相當(dāng)于PLC的大腦，還能進(jìn)行數(shù)學(xué)的運(yùn)算。

（二）存儲(chǔ)器，顧名思義是用來(lái)存儲(chǔ)PLC的各種信息，包括用戶程序、邏輯變量、監(jiān)控程序等。

（三）接口電路。接口電路作為一種通道，通過(guò)將輸入與輸出連接起來(lái)，鍵盤與顯示器連接起來(lái)等等，來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC與現(xiàn)場(chǎng)或外圍之間的通信與聯(lián)系。

（四）輸入/輸出電路。輸入電路不僅能隔離輸入信號(hào)，還能進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。輸出設(shè)備通過(guò)對(duì)輸出結(jié)果的放大以及電平轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器的運(yùn)行。

（五）電源。電源是PLC能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)行的動(dòng)力，是不可缺少的一部分。

2 PLC的控制原理分析

PLC有別于其他微型計(jì)算機(jī)的一種獨(dú)特的運(yùn)行方式，就是它具有掃描技術(shù)。PLC在運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)循環(huán)往復(fù)的掃描來(lái)進(jìn)行工作的執(zhí)行。其運(yùn)行過(guò)程分為三個(gè)環(huán)節(jié)，包括輸入采樣、用戶程序的執(zhí)行以及輸出刷新。每完成三個(gè)環(huán)節(jié)一次為一個(gè)周期。在PLC運(yùn)行過(guò)程中，掃描的速度不變。其中一個(gè)周期的計(jì)算方式為：：T= （讀入時(shí)間*輸入點(diǎn)數(shù)）+（運(yùn)算速度*程序步數(shù)）+（輸出時(shí)間*輸出點(diǎn)數(shù)） +自診斷時(shí)間。

3 PLC在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

（一）為數(shù)控技術(shù)提供支撐

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工業(yè)技術(shù)水平也得到了空前的提高。數(shù)控技術(shù)是我們眾所周知而又耳熟能詳?shù)囊环N技術(shù)，其之所以能夠發(fā)展到今天這種水平，不外乎是由于采用了PLC技術(shù)。數(shù)控技術(shù)的種類數(shù)不勝數(shù)，其中應(yīng)用最為普遍的是點(diǎn)位型、直線型以及連續(xù)性。機(jī)械制造是工業(yè)生產(chǎn)中的重中之重，也是體現(xiàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)各功能的重點(diǎn)參照對(duì)象。在三種常用的數(shù)控技術(shù)中，基于點(diǎn)位型數(shù)控技術(shù)的靈活性以及全方位的轉(zhuǎn)換性，常將其用于空洞機(jī)床的加工中。由于加工的過(guò)程被固定在某一個(gè)特定的位置，而非在移動(dòng)中進(jìn)行的，這也是點(diǎn)位型數(shù)控技術(shù)的一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，其參照對(duì)象也不是加工軌跡。能夠從整體上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能的裝置，目前主要有兩種，一種是單板機(jī)式數(shù)控裝置，另一種是全功能型數(shù)控裝置。PLC在兩種數(shù)控裝置中都有應(yīng)用體現(xiàn)。兩種裝置各具特色，對(duì)于兩者的選擇，要從其價(jià)格區(qū)間以及性能效用入手。全功能型數(shù)控裝置功能全面，能夠大量節(jié)省人力，但是由于價(jià)格較高，基于成本的預(yù)算，令許多企業(yè)望而嘆之。目前我國(guó)使用這種裝置的企業(yè)寥寥無(wú)幾。相反，單板機(jī)式數(shù)控裝置相對(duì)來(lái)說(shuō)，價(jià)格要便宜好多。它能夠解決線路中出現(xiàn)的故障，包括硬件、接口以及驅(qū)動(dòng)等方面。除此之外，還能夠調(diào)整機(jī)床以適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)定以及升級(jí)和改造機(jī)床。所以，單板機(jī)式數(shù)控裝置目前得到了企業(yè)之間的廣泛應(yīng)用。

（二）在閉環(huán)控制中，PLC的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化控制的方式有很多種，典型的幾種主要是自動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制、手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制和手動(dòng)控制機(jī)旁屏等。PLC通過(guò)利用轉(zhuǎn)速的測(cè)量，電液的執(zhí)行以及電子調(diào)節(jié)等實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)器的控制，這是其在閉環(huán)控制過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用的體現(xiàn)。對(duì)于主用泵與備用泵的選擇，需要根據(jù)動(dòng)力泵的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析。在實(shí)際操作中，PLC可以直接對(duì)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析，從而節(jié)約了大量的時(shí)間簡(jiǎn)便快速。而手動(dòng)控制機(jī)旁屏的方式，則需要通過(guò)借助現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)長(zhǎng)的分析。目前，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中往往采取兩者相結(jié)合的方式進(jìn)行，取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而提高閉環(huán)控制中的運(yùn)行效率。

（三）優(yōu)化順序控制，減少耗能

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，其能耗量也會(huì)隨之增大，而優(yōu)化系統(tǒng)中的順序能夠明顯改善這一狀況。為了降低耗能，提高效益，對(duì)系統(tǒng)中的順序控制進(jìn)行優(yōu)化將勢(shì)在必行。要想提高控制的順序性，首先要從主和開(kāi)關(guān)量的控制入手。先優(yōu)化繼電器的控制元件，再針對(duì)每個(gè)控制模塊進(jìn)行優(yōu)化處理，從而不但提高了控制的順序性和靈敏性，還實(shí)現(xiàn)模塊之間的獨(dú)立性，進(jìn)而有效地避免了各個(gè)模塊之間的相互干擾。從而減少了因控制順序紊亂而降低運(yùn)行效率的現(xiàn)象的發(fā)生。

（四）提高開(kāi)關(guān)量控制的效率

通常情況下，電氣開(kāi)關(guān)量自動(dòng)化控制都是通過(guò)磁石繼電器來(lái)完成的。但是這種操作的模式往往操作點(diǎn)比較多且雜，不利于操作人員的記憶，而且系統(tǒng)接線繁雜，很容易出現(xiàn)疏漏，從而導(dǎo)致控制的可靠性很難保障，進(jìn)而降低了整個(gè)運(yùn)行的效率。如果能將PLC技術(shù)運(yùn)用到這方面來(lái)，將能有效的改善這一問(wèn)題。通過(guò)PLV技術(shù)與完善后的繼電器的結(jié)合，能夠有效地減少觸電發(fā)生故障的幾率，提高運(yùn)行的效率。

（五）PLC實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)的智能化

傳統(tǒng)的繼電器需要工作人員進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，在運(yùn)算過(guò)程中要十分謹(jǐn)慎，一旦出現(xiàn)任何紕漏，后期維護(hù)工作將會(huì)難以進(jìn)行。由于PLC系統(tǒng)具有便利性、靈活性的特點(diǎn)，我們可以將PLC技術(shù)應(yīng)用到中央空調(diào)的運(yùn)行系統(tǒng)中來(lái)。不但實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)的智能化，還能對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的分析和處理，從而大大減少了后期工作中故障的出現(xiàn)，節(jié)省了大量的人力物力。

（六）在交通中的應(yīng)用

基于PLC系統(tǒng)的高效性、便利性、定時(shí)性、以及可靠性可以將其運(yùn)用到日常交通中?？梢暂^為復(fù)雜和特殊的路口設(shè)立PLC系統(tǒng)，利用其定時(shí)性的特點(diǎn)，將其運(yùn)用到交通信號(hào)燈的控制上面，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理。另外，由于我國(guó)道路車流量極大，導(dǎo)致收費(fèi)站的工作量很大。并且傳統(tǒng)的收費(fèi)站控制程序不夠先進(jìn)，經(jīng)常需要大量的人力物力進(jìn)行維護(hù)。而將PLC系統(tǒng)應(yīng)用到收費(fèi)站控制程序中來(lái)，將會(huì)大大地減少這些問(wèn)題的出現(xiàn)。PLC系統(tǒng)現(xiàn)在道路交通中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，節(jié)省了大量的人力物力。也是其在交通系統(tǒng)中做出了卓越的貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PLC技術(shù)在數(shù)控技術(shù)，優(yōu)化閉環(huán)控制、順序控制，減少耗能，提高開(kāi)關(guān)量控制的效率，中央空調(diào)的智能化以及交通領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。它不但能夠優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，還能提高生產(chǎn)工作效率。由此可見(jiàn)，PLC在電氣自動(dòng)化控制技術(shù)中的地位越來(lái)越重要。相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)的研究，使其更先進(jìn)化、科學(xué)化、簡(jiǎn)便化，從而使其更普遍地應(yīng)用到生產(chǎn)生活中去，提高人們的工作效率與生活水平。

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