淺議PLC在電氣控制系統中的應用

鄭艷秋(福建廣播電視大學,福建福州 350015)

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淺議PLC在電氣控制系統中的應用

鄭艷秋
(福建廣播電視大學,福建福州 350015)

【摘 要】PLC(Programmable Logic Controller),即可編程邏輯控制器。電氣控制系統中PLC技術的應用逐漸替代繼電器控制系統而占據主流,本文通過比較分析兩個系統的共通點與差異深化對PLC電氣控制系統的認識,并通過其重要組成即邏輯控制的應用實例枚舉,對PLC在電氣控制系統中的應用做分析和展望。最后,提出對于PLC電氣控制系統應用的幾點建議。

【關鍵詞】PLC系統 繼電器 邏輯控制 數據庫

1 PLC電氣控制系統的工作原理

PLC電氣控制系統與傳統繼電器電氣控制系統的共通點在于二者都由三部分組成，分別是控制端、輸入端和輸出端。其性能和工作原理的差異主要源于控制端，PLC系統以PLC可編程控制器為控制端核心。可編程的本質一方面保證了其對傳統系統所具備功能的保留，另一方面預留了改善和增加邏輯控制、適應新的生產需求的可能性，真正做到了靈活機動和可持續發展。

其中，表1中提到了二者工作原理的差異，也是PLC電氣控制系統的特點與優勢所在。為了保證機械生產的合理成本以及安全可靠等基本性能，在系統設計時需要對硬件設計進行成本、數量、性能等要素的協調控制，在軟件設計方面則需要工程師就實際生產需求編寫相應的應用程序，并努力做到以最少的指令條數、工作路徑達到要求指標。

2 PLC不同類型邏輯控制下的應用實例

在以上硬件與軟件的聯合作用下，PLC系統在實際工作過程中首先運行預先編輯好的程序，分析、判斷并收集數據，接著根據用戶指令全面掃描，并就特定功能運行預先編輯好的指令，做出邏輯運算。最后將其結果輸出到控制主機，等待主機回復相應信號而控制設備的運行。輸入、邏輯控制和運算、輸出這三個工作流程分別由前述的輸出端、控制端、輸出端完成，每完成一次定義為一個工作周期。一項生產工作的完成往往需要多個設備運行若干周期。

下面將以實例解說目前控制端已投入運用的主要的三種邏輯控制方式，幫助啟發更多的編程可能。

2.1 開關量邏輯控制

開關量邏輯控制是最初原型，是對繼電器電氣控制系統的直接取代，因而得到了最廣泛的應用。自然，PLC系統在多方面都做了顯著提升，如對多臺設備進行自動化控制，常應用于印刷機、組合機床、流水線等。其中尤以組合機床的應用最為突出。PLC系統的運用為其低成本、高效率、靈活機動的優點添磚加瓦，使其可以組合更多的可能，應用于更大量的生產，甚至可以組成可自由調控的自動生產線。這種組合機床的PLC系統設計一般分為幾個階段：需求分析、可行性研究、工藝研討、圖紙繪制、安裝配置、現場調試以及驗收評估。

2.2 過程控制

過程控制是指對各模擬量的閉環控制，目前常應用于化工及熱處理等產業。這里舉一個較新的立體倉庫的案例以啟發PLC系統對于提升物流、倉儲管理等學科的實際應用前景。立體倉庫主要由PLC、計算機、運送機、貨架等部分組成。其中PLC系統的一個工作周期主要由數字信號完成，將高速計數器的反饋轉數及時輸入PLC，并實現閉環控制。這種簡練的操作方式大大提高出入庫效率，降低出錯概率，有效改善原有倉儲管理模式。

表1 PLC電氣控制系統和繼電器控制系統原理、功能、特點及運行速度對比

2.3 通信控制

通信控制分為兩類，PLC模塊間的以及與其他設備間通信控制。這種邏輯控制常常和數據處理能力結合應用于大型工業生產。以紡紗系統為例，PLC首先需要接收各類其他電氣設備的數據，并作出及時反饋，其次，要采集各個紗錠控制器的數據，及時輸入人機界面以供操作人員判斷。這種情況下，PLC編制了一個完整的通信管理系統，相較傳統電氣系統，可以額外承擔統計、檢測等功能，易于管理和維護。也從而帶來了低成本、高精度、少能耗等優點。

3 對于PLC電氣控制系統研究的幾點建議

PLC系統現今的發展軌跡還遺留有原有思維模式，因此在互聯網和計算機技術不斷發展和廣泛使用的今天，弊端日益顯現。

3.1 安全可靠性的進一步加強

任何系統都應以安全、可靠地運行為前提，PLC系統雖然為電氣控制帶來了高效的福音，但也同時埋下了軟件方面故障、軟件損害的新種子。對此，需要做兩手準備，首先對于所有硬件保持原有的監管力度，確保其可靠性和耐用性，盡可能杜絕信號故障等硬件問題的產生。其次，對程序做適當保護，防止人為修改和損害的可能，完善預警系統。在投入使用前充分試用，防止預先設計的編程出錯而導致項目失敗。

3.2 數據庫的建立和更新

PLC系統意味著控制端不再只是系統中的一個環節，而是提升到了總體控制和聯網的高度。這種全新的控制方式給我們帶來了全新的生產力和效率。控制端成了系統中價值最高、重要性最大的部分。學者、專家應當在注重版權的同時充分發揮該系統與新時代的特色，建立有償信息共享平臺，確保一個編程不僅應用于固定的生產，也可以被同類業主采用。

3.3 維護和使用方式的簡化

PLC系統使用的誤區即認為其維護和改造十分簡便，其實不然。在實際應用中，對系統的改善和維護不僅需要電氣系統方面的知識，更需要對硬件結構、編程語言等有統籌認識，否則容易使問題復雜化(以冗雜的指令達成簡單運行)或是遺留實際運行中的盲點，而到導致生產失誤的發生、精度的下降。未來的系統可以結合數據庫的平臺保證軟件方面的維護，而減少其過程中對于專業性的要求，降低維修成本。

4 結語

PLC系統充分運用硬件設計和軟件設計的結合。因此，對于PLC系統的提升也可由這兩方面切入，尤其對于軟件的設計因保有大量的未知與可能，而令人期待。通過比較分析與邏輯控制實例枚舉，筆者鼓勵構想屬于PLC系統獨特的發展模式，進一步加強安全可靠性的同時，建立和更新軟件設計數據庫，并及時簡化維護和使用方式，大大提升其實際應用空間和效果。

參考文獻:

[1]孫麗,祁士勇,王斌.PLC在電氣控制系統中的應用研究[J].科技風, 2012(08).

[2]張海燕.淺談PLC的發展與應用[J].機械管理開發,2010(6).