基于PLC自動化電氣控制應用探析

摘 要：隨著電氣自動化行業科技突飛猛進的發展，可編程控制器的作用越來越突出，可編程邏輯控制器（PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，現如今已經成為自動化控制應用中不可缺少的一部分。因傳統電氣控制設備存在眾多的局限性，所以無論是在電氣行業還是在生活中，PLC得到了普遍的應用，目前，在電氣自動化的工作環境中已慢慢普及。

關鍵詞：可編程程控制器（PLC）；自動化電氣控制應用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-01

一、PLC（可編程控制器）的特點

（一）系統結構的大型化和小型化特點。一般情況下體積小、重量輕的超小型的PLC因功耗低、便于安裝等特點，需求和應用比較廣泛。但是由于大型的PLC具有容量大、運算速度更快以及更多的功能，在某些方面需要用來滿足規模化、產業化和自動化等實際應用的要求。

（二）PLC具有應用簡單、普遍.實用性強的特點。由于PLC自身獨特的接口簡單直觀，可編程性以及編譯的圖形符號與梯形圖語言、表達方式等和繼電器的電路圖基本相似的特點，在實際應用中易于工程技術人員的接受并且易于理解。現在已被廣泛應用于各種規模的電氣控制場合中，并且不斷地向各種不同的領域延伸。

（三）PLC的抵抗干擾能力較強。由于PLC的設計使用大規模集成電路技術，并且在內部電路的結構以及生產工藝設計的方面均采取先進的抗干擾技術，同時還配備具有自動檢測報警功能的硬件裝置。如果某個設備出現故障就會觸發警報。基于這些設計方法的特點，PLC的抗干擾能力要遠遠高于傳統繼電器技術，更適合于較為復雜的電氣控制及工業制造環境。

（四）PLC具有維護與改造簡單、方便的特點。為了節省或減少設備的外在接線，PLC利用存儲邏輯代替了傳統接線邏輯的設計方法，很大程度上縮短了對控制系統的設計和建造的時間，從而為后期的維護工作提供了方便，且控制程序的編寫比較容易更改，可以極快的實用于生產過程中的各種要求。

二、PLC的基本工作過程

由于PLC是以綜合計算機的應用技術、通信技術及自動控制技術為集合的新形式。這就要求其工作過程必須以計算機的微處理器為基本硬件。PLC的具體工作過程有以下幾個部分。（1）實時收集和輸入現場信息：在控制系統的軟件程序的控制下，執行預編輯好的指令對現場的輸入區域實時進行掃描，并分析和判斷輸入區域的運行狀態；（2）程序針對特定功能的執行：根據用戶控制系統中設定的程序指令，按一定規則進行全面掃描，并按照現場運行狀態、指令要求等實際情況，進行實時分析或者邏輯性運算；（3）控制系統的有效響應（即信號的記錄和輸出）過程：把收集執行程序的相關分析結果和邏輯運算結果輸出到系統控制主機，再由主機向所有輸出點發出響應信號，從而達到控制相關設備功能。實施完以上的過程后，新的過程控制行為會重新開始并反復執行，每執行一次，即完成一個工作周期。

三、電氣控制中基于可編程控制器自動化（PLC）的應用

（一）開關量控制方式基于PLC的應用。這種控制方式是基于可編程控制器自動化控制技術中應用最廣泛，同時也是最基本的形式。由于PLC的自動化應用不但實現了邏輯控制，同時還實現了順序控制。所以逐漸替代了傳統的繼電器電路應用，同時該項技術既適用于單臺設備的單獨控制，也可以應用到自動化流水線中一組或者是整套設備的控制當中。

（二）控制模擬量基于PLC的應用。在實際工業應用中會出現諸如：溫度、流速、壓強、液位、濕度等許多連續變化的模擬量。應用PLC自動化控制技術通常可以使這一類的模擬量應用數字量之間A/D轉換和D/A轉換而實現可以被記錄和跟蹤的量，從而解決了可編程器對模擬量的實時監控和分析的難題。

（三）集中式控制設計基于PLC的應用。集中式控制是指通過一臺功能強大的PLC監視系統，實現同時控制多個設備的“中央集中式”計算機自動化控制模式。但是這種控制方式的缺點是：其中任何一個控制對象的程序出現問題或故障，都要通過停止中央PLC的控制，從而使其他所有依賴中央PLC控制的設備都不能正常工作。

（四）分散控制系統設計基于PLC的應用。在分散控制系統基于可編程控制器的應用中，每個受控對象都對應著一臺PLC，在實際應用中，分散控制系統多用于工業中多臺設備控制的生產線。由于每個受控對象都只接受自身的PLC控制，從而避免了其中任意設備發生故障導致其他設備不能正常運轉的情況的發生。

（五）運動控制中PLCI自動化的應用。針對PLC能夠對圓周運動或者直線運動進行控制的特點。目前，PLC已經廣泛應用于電梯、機器人、機械、機床等多種場合。控制的基本原理是：在控制設備的配置中，需要現在的采取專用的運動控制模塊控制，而將過去進行的直接應用于傳感器及執行指令中，如可驅動步進電機、伺服電機及其單軸，多軸位置的控制模塊等。

（六）基于PLC的自動化控制實現數據處理的應用。PLC自動化控制具備數據傳送、轉換、數學運算及數據統計等功能，在數據處理應用中，能夠實現對數據的采集、分析與處理，并執行相應的指令。目前這種數據應用在大型控制系統中被廣泛應用。

四、基于PLCI自動化在電氣控制存在的問題

（一）控制出錯。造成現場信號無法傳送給PLC自動控制系統。（1）由于線路老化等原因，導致輸送信號線產生線斷路或短路的故障，會造成的控制出錯。這種錯誤是由于現場的信號無法及時到達PLC控制系統，而發生控制錯誤；（2）現場的電動閥、電磁開關等設備在實際操作中，沒有關閉徹底、打開時沒有閉合充分，導致現場數據收集和傳輸故障，使PLC無法正常接收全部信息或者接收錯誤信息；（3）由于觸點與接線的接觸問題所導致的機械開關、現場變送器自身出現的故障。常見的問題有接線不牢固、觸電接觸出現損壞等。

（二）動作執行出錯。造成PLC指令無法執行。（1）較強電磁干擾、控制負載的接觸器的接觸性不夠嚴密、控制負載的接觸器故障等原因；（2）現場機械開關、電動閥等自身出現故障。例如，機械開關觸點接觸不良、電動閥抖動等。

五、基于PLC自動化在電氣控制中問題的建議

（一）加強PLC控制系統中輸入信號的可靠性。要確保所有選擇的各種控制系統中的設備以及相關零部件的可靠性以及耐用性，減少各種來自配件方面的原因造成的傳送信號線破損、短路或斷路的故障。

（二）不斷完善PLCI主動控制系統的預警系統。PLC自動控制系統中配置完善、可靠以及和人性化、智能化的故障預警、報警功能在電氣控制系統中扮演著十分重要的角色，智能化的預警系統會配備相應的文字記錄和顯示系統，在設備出現故障，能夠保證良好的溯源性。

參考文獻：

[1]譚茂強.大機組電氣DCS監控問題的研究[J].電力建設，2001（10）.