PLC在電氣自動化中的運用研究

陳喆

摘 要：分析了PLC的結構和控制原理，并對其在電氣自動化中的運行進行了分析，說明PLC的技術優勢將支持其在更廣闊的領域發揮作用。

關鍵詞：PLC；模塊結構；控制過程；運用研究

1 PLC技術分析

PLC是編程邏輯控制的英文縮寫，從其結構和工作模式上看，其更像是工控小型計算機，PLC的結構主要有以下幾部分構成：（1）電源是PLC工作的能源提供結構，如果電源故障將直接導致其失去功能，所以PLC的電源是最為重要的結構基礎，通常情況下電源允許電壓波動在±10%之間時，PLC可以直接接入系統，利用交流電源為其供電，如果超出波動范圍則需要增加保護措施。（2）中央處理器（CPU），與計算機相同CPU是PLC的運算核心，可以通過編輯器輸入相關信息，同時也可對PLC的模塊進行檢測，也可對程序的準確性進行校驗，所以CPU是PLC的控制中心，為了可以提高PLC的可靠性，目前的PLC多為雙CPU設置。（3）存儲器以及其他模塊，存儲器有兩個部分組成，一個是系統程序存儲器；一個是應用程序存儲器，幫助PLC實現控制功能。其他模塊則包括輸入輸出接口、功能模塊、通信模塊等，這些都是保證PLC可以實現指定的功能，并完成數據和指令傳輸。

PLC 在工作中會按照以下三個步驟進行，以此實現其控制功能：（1）信息采集，在這個階段PLC將利用功能模塊完成有序的數據輸入和狀態讀取，然后將這些數據轉入I/O映像區域，完成對數據的采集；（2）應用程序執行，按照程序的次序，執行用戶程序，此時存儲在映像區域的數據和狀態不會發生改變，而暫存的數據區域的數據和狀態會發生改變；（3）輸出階段，輸出過程就是在對應用程序進行掃描后，CPU會判斷映像區域的數據和狀態進行更新，對輸出電路刷新，然后通過輸出電路對外部設備進行驅動，實現PLC的控制功能。

2 PLC在電氣自動化中的運用

2.1 電力系統中的應用

目前電力系統的自動化程度越來越高，其就是依賴于PLC和網絡技術的不斷提高，多種輔助的自動化系統如燃料運輸、水處理系統等都需要進行程序化的控制，因此大量的開關量、自動切換等操作在系統中不斷增加。尤其是人們對節能的需求，更多的企業開始對電氣系統進行升級，改變原有的傳統控制模式而引入智能化的控制技術，因此電力系統中這些輔助系統的技術水平也不斷的提高。多數的大型電力企業已經將PLC引入到輔助控制中，實現了對生產過程的智能化與自動化的結合。同時也將PLC引入到通信和信息處理模塊中，從而實現了對整個系統的協調控制。如：電力系統中生產效率和環境保護都是由燃料運輸系統決定的，系統中設置有主站層、現場采集器、遠程I/O等構成，主站控制層設置在控制中心，由PLC系統和人機接口構成，主要是通過光纖通信總線對遠程的I/O系統進行控制；集中控制室可以實現自動控制和手動控制，運行中輸入程序后系統將進行自動運行，操作人員則通過大屏幕完成對系統的監控，如果出現異常則進行手動控制來切換故障系統保障系統的穩定性。

2.2 數控系統中的運用

數控技術是工業生產中不可缺少的技術，而PLC作為控制核心已經成為數控技術應用的先決條件。工業生產領域的數控技術主要是面對機械加工的電氣系統，常見的數控系統包括了定位、線性控制、連續性控制等。以往的機床控制都是利用繼電器完成，但是其故障率和精度都不高，同時需要經常性的維護，應用局限性明顯。而PLC的應用則提高了電氣自動化的程度。目前，在PLC技術的支持下，高精度的自動化機械加工已經十分普遍。如在孔加工的過程中，已經實現了高精度移動，提高了生產效率。數控系統中的控制模式較多，基于PLC的全功能數控和單片機數控模式都得到了較好的實踐效果、但是因為全功能的數控模式造價偏高，所以當前單片機的應用模式得到了推廣。利用PLC技術解決了傳統單片機的硬件電路、驅動電路、干擾等問題，提高了機床的可控性。隨著PLC技術和電氣自動化技術的提高，PLC已經可以幫助機床實現功能升級，并在系統靈活性上得到了很大的改善。

2.3 公路交通中的運用

PLC技術的適應性較強，可以在較為惡劣的環境下實現穩定工作，因此在公路交通管理中其也可得到較好的應用效果。PLC可以集成較為準確的計時器模塊，所以在交通中對信號控制可以達到較高的精度和可靠性。尤其是岔路較為復雜的路口，可以實現智能化的控制。PLC具備的網絡傳輸功能以及在線編輯功能，可以實現遠程的調控，因此可以實現無人管理與遠程控制，大幅度的提高了公路交通管理的靈活性、并可以將同一個道路或者區域的信號、監控器等整合成為一個局域網，從而實現統一的調度與管理。縮短了車輛的等候時間并可以實現智能化的調流。

另外，傳統的公路收費系統所使用的電氣設備的型號存在差異，在控制中這些設備與主機的兼容性較差，通用性和可維護性都不能保證系統的長時間穩定運行，使得系統管理存在較大的隱患。而利用PLC所提供的時鐘功能和上位機的接口可以將多種設備連接起來，如連接收費計算機，并進行數據下載來完成對現場設備的智能化控制，如照明燈光、霧燈系統、提示系統等進行智能控制，再加上各種編譯的指令，可以接受數據轉換的多段落示碼，輸出到顯示屏上可以完成對數據的準確現實。這樣的通道控制系統，其通用性、維護性都得到了較大的提高，且穩定性和壽命得到了改善。

2.4 空調系統中的運用

中央空調系統也是現代建筑中不可或缺的溫控系統，其是否能夠智能化運行將直接影響建筑的能耗。傳統的繼電器控制不能實現復雜的邏輯功能，如要保證空調系統的邏輯控制則必須利用復雜的電路進行控制，不易實現同時升級、維護等較為困難，所以傳統的繼電器控制已經不再出現在中央空調的電氣系統中。PLC的出現解決了中央空調的控制難題，其互聯通信和自我診斷等功能可以很好地適應復雜的工況控制，PLC可靠度高，同時控制與維護、抗干擾能力都十分突出，所以在中央空調的控制系統中被普遍應用。尤其是在智能化的中央空調控制系統中，PLC已經成為不可或缺的重要元件。應用中，上位機監控系統將對工藝參數進行檢測和采集，并產生運行指令，而作為下位機的PLC則對數據進行采集、控制現場設備、完成連鎖閉鎖等功能，同時顯示機組的運行參數（冷水進口溫度、出口溫度、蒸汽流量、泵送系統工況、冷劑泵工況等等。同時PLC還需要對數據進行在線存儲，數據存儲的最大時長高達10年，所以PLC在中央空調中的電氣系統中的應用已經獲得了較為理想的效果。

3 結束語

總體看，PLC的技術特征使之可以在電氣自動化系統中擔任較為重要的角色，其應用的前景也隨之拓展。為了充分的發揮PLC技術優勢和功能，就愛需要在模塊完善和抗干擾性能、可靠性等方面進行升級，使之可以在更多的領域發揮其控制和通訊等優勢，以此獲得更好的應用效果。

參考文獻

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