論PLC在電氣自動化控制中的應用

陳俊明

（茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

1 PLC的工作原理及特點

1.1 PLC的工作原理

圖1是PLC系統的結構組成，PLC的工作原理具體可以分為三點。（1）輸入采樣環節：在這個環節中，PLC通過應用掃描的方式對輸入數據的狀態進行讀取，然后將這些讀取的數據存儲為映像區單元。當數據輸入完畢后，整個系統便進入到用戶程序執行環節；（2）用戶程序執行環節：該環節中，PLC通過自上而下的順序對用戶程序進行掃描，如果遇到梯形圖，PLC則采用先左后右的順序進行邏輯計算，根據計算出的結果，將邏輯線圈中的數據狀態進行刷新，最后進入輸出刷新環節；（3）輸出刷新環節：在該環節中，PLC系統的CPU會嚴格按照映像區中的數據狀態，將所有的輸出鎖存電路進行刷新，然后將這些刷新后的輸出鎖存電路輸入到相應的電路驅動設備中去。

圖1 PLC的組成結構圖

1.2 PLC的主要特點

相比傳統繼電器技術，PLC具有以下特點：（1）反應速度快：在PLC系統中，運用內部自定義輔助繼電器代替傳統的機械觸點繼電器，此外，還取消了導線連接的方式，取而代之的是內部邏輯連接方式，正因為做了這些改動，不需要考慮傳統繼電器返回系數的干擾，使得節點間的變位時間大大縮短，加快了繼電器的反應速度；（2）可靠性強：相比傳統繼電器，PLC具有更強的抗干擾能力，它更適合應用于復雜的工業化生產控制中；（3）操作簡單：在PLC系統中，采用指令控制的形式，實現了操作程序的直觀化，在很大程度上避免了由于操作人員技能不一而帶來的問題。

2 PLC在電氣自動化控制中的主要應用

2.1 順序控制。在火力發電系統中，其內在輔助系統的工藝流程可以分為兩種方式，即開關控制和順序控制。隨著我國對能源及環境保護的重視程度越來越高，因此在火力發電行業中，其生產過程的資源節約已經成為各企業管理的目標。為達到節能減排的終極目標，必須提高該企業輔助車間的自動化控制水平。隨著PLC控制技術的問世，在火力發電企業的輔助系統中，傳統繼電控制器基本被PLC控制系統代替，于此同時，隨著科技的不斷進步，PLC控制系統不僅可以對單個工藝流程進行有效控制，而且可以通過將PLC連接通信總線的方式來對整個生產環節進行協調。

2.2 開關量的控制

2.2.1 斷路器和PLC的應用。在傳統電力系統中，電磁繼電器作為主要的控制器，其存在很多缺點。首先因為電磁繼電器運用了大量的電磁元件，使得自身存在大量的觸點，容易降低構成系統的可靠性。除此之外，大量電磁元件的存在，極大的增加了接線的復雜程度，增加了元件后續的維修難度。鑒于這些原因的存在，近年來，在開關量控制方面越來越偏向使用PLC。

2.2.2 自動切換。供電的可靠性作為評價供電質量的重要指標。以前很多供電企業為提高供電穩定性而特意設置一些備用電源。但是，最初的供電回路中的各種操作都是采取手動控制的方式，因此，操作間隔現象就不可避免。但即使是這幾秒操作間隔的存在，也可能給那些對供電質量要求高的用戶帶來巨大的損失。因此，供電穩定性越來越受到廣大供電單位的重視。在PLC控制系統中，其構成的備用電源裝置開始投入到實際的應用中。因為這一電源裝置采取編程的方式來進行控制，通過將設備的運行信號作為后備電源開關關閉的依據，這樣不僅實現了后備電源的自動切換，同時可以在綜合考慮系統運行的大前提下對其各項操作進行控制。

2.3 PLC在中央空調中的應用。在中央空調的冷凍系統中存在三種控制方式，它們分別是早期的繼電器控制方式、DDC直接數字式控制方式、可編程序控制器（PLC）控制方式。早期的繼電器控制方式由于故障率高、耗能量高、以及操作難度高而被淘汰；DDC直接數字式控制方式雖然在智能化方面有了很大的提升，但是這種控制方式的抗干擾能力不夠好，再加上它的分布式結構，極大的限制了它的應用范圍；可編程序控制器（PLC）控制方式的運行可靠性高、操作及維護簡單、抗干擾性強，近年來被廣泛運用到中央空調的自動化控制中。

2.4 PLC在公路交通系統中的應用。將PLC型交通燈控制器應用于交通信號等的控制，主要是考慮了PLC型交通燈控制器具有極強的環境適應特點，再加上其內部定時器資源非常豐富，能夠對目前使用的“漸進式”交通信號燈進行準確的控制，尤其是在一些多岔路口，它能非常方便的對交通信號燈進行控制。目前，市面上使用的各種品牌PLC內部基本都配備了時鐘，因此可以借助編程控制方式來實現對交通信號燈全天候無人式的管理。此外，PLC本身具有一定的網絡通訊功能，如果將一條公路上的交通信號燈組成一個局域網的形式，便能實現統一調度式的管理，從而在很大程度上縮短了車輛等待的時間，實現了交通的科學化管理。

2.5 PLC在數控系統中的應用。按控制方式的不同可以將數控系統分為點位控制系統、連續控制系統以及直線控制系統。現以點位控制系統為例介紹：點位控制系統有兩種，一種是單片機控制，這種控制方式除了要進行專門軟件的開發之外，還要設計專門的硬件電路以及驅動電路，尤其是要對工業生產中的抗干擾問題進行分析；另外一種是全功能控制，這種裝置的價格非常昂貴，而且許多功能對多位點控制是多余的。編程序控制器（PLC）是專門實現工業的自動化控制的，在數控系統中，PLC能夠對移動部件的位置進行準確定位，此外，還能夠對部件的運用軌跡進行準確的計算，從而實現了對數控系統的準確化控制。

結語

雖然目前所使用的PLC具有抗干擾能力強的優點，但是在一些生產環境極短惡劣或受電磁干擾過于強烈的工業生產中，PLC控制也可能出現計算失誤，進而造成工業生產的非正常運行。因此，今后應該不斷加強對PLC抗干擾能力的研究，不斷提升PLC在設計、安裝以及使用環節中的性能要求。

[1]尹彩梅.芻議PLC在電氣自動化控制中的應用[J].中國新技術新產品,2012（21）:189.

[2]徐子聞.PLC在電氣自動化中的應用研究[J].應用科技,2011,32,（11）:163-164.