論P(yáng)LC在電氣自動化控制中的應(yīng)用

周曉旭，王增強(qiáng)，劉鳳國

（渤海石油裝備(天津)新世紀(jì)機(jī)械制造有限公司，天津 300280）

PLC技術(shù)又稱可編程邏輯控制器，以微處理器為計(jì)算中心，將自動控制功能模塊和定時計(jì)數(shù)功能結(jié)合為一體，在自動化行業(yè)工程控制系統(tǒng)的實(shí)際使用過程中，具有操作容易、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。PLC技術(shù)更進(jìn)一步的深入開發(fā)對在電氣自動化行業(yè)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，也為相關(guān)的工程項(xiàng)目提供了必要的技術(shù)支持，大大降低了工程成本和風(fēng)險(xiǎn)。

1 PLC技術(shù)的工作原理

PLC技術(shù)主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算和輸出3大部分組成。首先根據(jù)PLC系統(tǒng)編輯好的程序進(jìn)行規(guī)范化的數(shù)據(jù)采集，將電子元器件獲取到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在系統(tǒng)內(nèi)部，再進(jìn)行掃描和讀取，將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后自動進(jìn)入主體程序的數(shù)據(jù)計(jì)算程序。在計(jì)算過程中，PLC系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式是順序控制，即由上至下地來對整體進(jìn)行掃描，在掃描過程中遇到不規(guī)則圖形會由左至右進(jìn)行掃描和運(yùn)算，根據(jù)微處理器計(jì)算得出的數(shù)據(jù)會修改電路參數(shù)，通過模擬數(shù)字輸出的方式，達(dá)到改變電氣設(shè)備的控制參數(shù)的目的，實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制。

2 PLC技術(shù)在電氣自動化控制應(yīng)用中的優(yōu)勢

（1）PLC系統(tǒng)體積更小，集成化程度高。PLC系統(tǒng)基于微電子技術(shù)開發(fā)，具有高度集成和體積較小的優(yōu)點(diǎn)，適用于小體積控制系統(tǒng)機(jī)械，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)械設(shè)備的自動化控制。

（2）操作容易。PLC系統(tǒng)編程設(shè)計(jì)簡單，功能卻非常豐富，可以滿足不同行業(yè)的各類需求，靈活應(yīng)用于各種電氣自動化控制中。PLC系統(tǒng)編程語言簡單清晰，程序開發(fā)人員可以直接閱讀修改控制方案，不用重新進(jìn)行整套系統(tǒng)的開發(fā)，并且具有自動分析錯誤功能，在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時排查更加方便，無需對整個系統(tǒng)進(jìn)行排查，大大降低了維護(hù)成本和時間。

（3）使用范圍廣。PLC系統(tǒng)廣泛安裝各種模塊的智能化單元，根據(jù)不同的使用環(huán)境與要求，選擇性安裝相關(guān)模塊以實(shí)現(xiàn)功能需求，從而可以靈活地完成不同技術(shù)要求的自動控制任務(wù)。

（4）穩(wěn)定性高。PLC系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中采用高度集成電路設(shè)計(jì)，同時配備電源保護(hù)、穩(wěn)壓和抗干擾等設(shè)計(jì)，在軟件中設(shè)計(jì)有相關(guān)的濾波程序，封裝具有密封和防震設(shè)計(jì)，在一定程度上大大增強(qiáng)了穩(wěn)定性。

（5）應(yīng)用簡單，實(shí)用性強(qiáng)。PLC技術(shù)在控制電路中極大地方便了操作人員輸入接口，相比傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)容易安裝和操作，同時將傳統(tǒng)的電氣控制轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC自動化技術(shù)控制，不需要太多的修改過程，只需要了解基本的控制方法和指令，就能夠快速掌握其應(yīng)用操作和功能，使用簡便，在工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，并不斷朝著其他行業(yè)滲透，在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)用性非常高。

（6）后期維護(hù)和修改比較方便。PLC系統(tǒng)采用較為先進(jìn)的存儲邏輯控制技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的電氣控制中的接線控制技術(shù)有更多的優(yōu)勢和特點(diǎn)，一定程度上壓縮了使用空間，減少了外在設(shè)備的接線入口，起到控制成本的作用，同時節(jié)約了自動化控制運(yùn)行的時間，方便后期維護(hù)工作。PLC系統(tǒng)編寫程序具有較大的靈活性，可以根據(jù)實(shí)際操作重新編寫，過程簡便。多數(shù)工業(yè)系統(tǒng)都選擇PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制，PLC對系統(tǒng)的適應(yīng)性能力較強(qiáng)，可以在各種環(huán)境下保持正常的工作情況，PLC的維修相對于傳統(tǒng)的控制機(jī)械而言有很大的優(yōu)勢，在發(fā)生故障時會有相應(yīng)的指示燈閃爍，方便維修人員進(jìn)行局部維修，減少了故障查找時間，可以保障設(shè)備很快恢復(fù)正常。

3 PLC系統(tǒng)在電氣自動化控制中的實(shí)際應(yīng)用

（1）順序控制。在電氣自動化控制發(fā)展過程中，PLC系統(tǒng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電控制系統(tǒng)，提高了能源的利用率，減少了能源的損耗，實(shí)現(xiàn)了大多數(shù)企業(yè)在轉(zhuǎn)型PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動控制和有效協(xié)調(diào)的目的。

（2）開關(guān)量控制。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)主要使用電磁式繼電器，其使用的許多電子元件焊接點(diǎn)非常多，穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如現(xiàn)在使用的電子系統(tǒng)，存在一定的隱患，大量的電子元器件在出現(xiàn)問題時，相關(guān)技術(shù)維修人員難以在短時間內(nèi)找出問題，完成修復(fù)。PLC系統(tǒng)由于其設(shè)計(jì)界面模塊化，程序設(shè)計(jì)簡潔明了，有效避免這一問題。

（3）數(shù)控系統(tǒng)。在電氣自動化控制行業(yè)中，根據(jù)控制方式不同，可以將控制系統(tǒng)分為連續(xù)控制系統(tǒng)、執(zhí)行控制系統(tǒng)、點(diǎn)位控制系統(tǒng)，點(diǎn)位控制系統(tǒng)又分為單片機(jī)控制和全功能控制，單片機(jī)控制方案開發(fā)難度極高，易造成資源的浪費(fèi)，應(yīng)用PLC系統(tǒng)可以有效避免這一問題，同時提高數(shù)控系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性。

（4）閉環(huán)控制。閉環(huán)控制是通過PLC系統(tǒng)中的順序模塊運(yùn)行時間進(jìn)行主設(shè)備的選擇，根據(jù)運(yùn)行時間的長短自動決定設(shè)備的啟動和關(guān)閉，是電力自動化控制系統(tǒng)中的主要控制方式，還可以與常規(guī)控制系統(tǒng)相配合，常規(guī)控制系統(tǒng)作為PLC系統(tǒng)的補(bǔ)充，在PLC系統(tǒng)故障時保證設(shè)備繼續(xù)工作，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（5）模擬控制量度。實(shí)際的電氣控制工程中，傳統(tǒng)的繼電器設(shè)備無法準(zhǔn)確記錄各種數(shù)據(jù)，也無法實(shí)時計(jì)算，并且大部分?jǐn)?shù)據(jù)不是一成不變，它會隨著環(huán)境的變化而變化。PLC系統(tǒng)在實(shí)際操作中程序運(yùn)行可以將數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)化成有效的數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測。

（6）集中控制。PLC系統(tǒng)中央控制器中使用較為傳統(tǒng)的檢測系統(tǒng)，可以將多臺設(shè)備機(jī)器集中納入監(jiān)測范圍，進(jìn)行實(shí)時自動監(jiān)控，中央控制系統(tǒng)可以對所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置，建立實(shí)時監(jiān)控體系，價格低廉，使用方便，但是一方面存在問題，控制系統(tǒng)便會集體停止工作，導(dǎo)致其他設(shè)備也停止工作，影響整體控制的穩(wěn)定性。

（7）分散控制。PLC控制系統(tǒng)中可以進(jìn)行分散控制，每一臺機(jī)器設(shè)備都使用PLC技術(shù)對相應(yīng)部位進(jìn)行單獨(dú)控制，不受其它設(shè)備影響，避免了整體系統(tǒng)癱瘓的問題。在電氣自動化控制過程中一般應(yīng)用于流水線生產(chǎn)控制，避免影響生產(chǎn)效率，在一定程度上必然會增加成本的投入。

（8）運(yùn)動控制。在PLC系統(tǒng)實(shí)際工作中可以控制多種運(yùn)動的狀態(tài)，比如直線運(yùn)動、圓周運(yùn)動，PLC系統(tǒng)運(yùn)用于電梯、機(jī)床、機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)中，適用于多種物理運(yùn)動形態(tài)和環(huán)境。在運(yùn)動控制狀態(tài)中，PLC技術(shù)采用的方式是對專門的運(yùn)動模塊進(jìn)行控制，配置相應(yīng)的程序指令，將傳感器與功能執(zhí)行進(jìn)行自動化的基礎(chǔ)設(shè)置。

（9）數(shù)據(jù)處理。PLC自動化技術(shù)可以對設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，滿足數(shù)據(jù)運(yùn)營功能，其中包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換運(yùn)算和統(tǒng)計(jì)的能力，同時還要對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的管理分析，并作出相應(yīng)的記錄，在編輯控制程序時作出相應(yīng)的調(diào)整，可以準(zhǔn)確執(zhí)行相關(guān)的正確指令。

PLC系統(tǒng)在中央空調(diào)冷卻系統(tǒng)中的運(yùn)行，可以極大提高系統(tǒng)的智能化程度，提升抗干擾能力，使得運(yùn)行更加穩(wěn)定，方便維修、PLC系統(tǒng)也可以應(yīng)用于交通系統(tǒng)中的信號燈，因其具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和豐富的內(nèi)部定時控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了交通信號燈的無人化管理和精準(zhǔn)控制，網(wǎng)絡(luò)通訊功能可以實(shí)現(xiàn)對交通信號燈的統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整信號燈的時間，便于交通管理。促進(jìn)PLC技術(shù)在工業(yè)和生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，提高PLC技術(shù)應(yīng)用水平，創(chuàng)新技術(shù)，加快開發(fā)，提升實(shí)用性，是PLC技術(shù)的發(fā)展方向。

4 結(jié)語

我國工業(yè)化發(fā)展水平不斷提高，PLC自動化控制技術(shù)在技術(shù)發(fā)展中也具有了集成化和智能化的特點(diǎn)，有效結(jié)合智能軟件設(shè)計(jì)，更加易于操作和開發(fā)修改，對于各類需求都能得到滿足，有效改善了工業(yè)系統(tǒng)自動化控制難題，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)效益最大化以及能源的可持續(xù)發(fā)展，為我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。