電氣設備自動化控制中的PLC技術剖析

劉愈豪

大成(廣州)氣體有限公司

電氣設備自動化控制中的PLC技術剖析

劉愈豪

大成(廣州)氣體有限公司

本文概述了PLC技術的含義，介紹了PLC技術的基本組成及主要特點，對電氣設備自動化控制中PLC技術的應用進行了深入探討，以供參考。

電氣設備；自動化控制；PLC技術；應用

前言

隨著PLC技術的發展，功能越來越完善，其優勢進一步凸顯。近幾年，在我國電氣設備上，PLC技術的應用越來越廣泛，促進了我國工業自動化的發展。

1 PLC技術的概述

PLC技術，英文Programmable Logic Controller，譯為可編程邏輯控制器。PLC技術最早可追溯至20世紀60年代末，最早是由通用汽車公司提出取代繼電器控制要求，隨后美國數字公司研制世界上第一臺PLC并應用到通用汽車公司汽車生產線上。之后，隨著微處理器的出現及計算機技術的不斷發展，PLC功能不斷完善。目前，PLC技術的主要控制形式為順序控制、過程控制、驅動控制以及運動控制。按PLC工作方式來講，其采用循環掃描的工作方式。每個循環主要有三個階段：①輸入采樣階段：在這一階段，PLC將掃描所有的輸入數據和狀態，并將它們存入I/O映像區域，等待下一階段進行處理；②用戶程序執行階段：在此階段，PLC將跟根上一階段獲得的數據結合用戶編寫的程序進行邏輯與數據運算，并刷新I/O映像區的對應狀態；③輸出刷新階段：該階段將上一階段I/O映像區的結果經輸出電路驅動相應的外部設備，達到真正意義上的輸出。

2 PLC技術的基本組成及主要特點

2.1 PLC技術的基本組成

在科學技術不斷發展的過程中，PLC技術也有了很大的發展和進步。現代的PLC組成主要包括CPU(中央處理器)、I/O單元、寄存器、擴展接口和電源等。隨著現代控制理論的發展，PLC技術也在驅動控制領域和運動控制領域中也有了很大的提高。目前PLC普遍采用模塊化設計，根據不同的工藝要求，PLC所需的功能也不相同。不同的功能主要通過相應的I/O模塊來實現。PLC技術主要運用在工業生產過程中的控制，屬于現場型的計算機控制器，因此模塊化的設計能夠有效的方便維修操作，減少生產過程中因PLC故障而停機的時間，提高工業生產效率。隨著PLC技術的不斷進步，現代研究領域主要集中于基于PLC技術的開放式、新型分布的控制系統，PLC將結合數字計算機和數字通信等技術結合進行更新和發展。

2.2 PLC技術的主要特點

(1)反應迅速

相對于傳統的繼電器控制，PLC內部的儲存器取代了傳統的繼電器，其中包含輔助繼電器。所有的運算都是PLC內部完成的，一般情況下，其內部的節點變位時間往往不予考慮，相對于那些傳統機械觸點繼電器來說，其返回系數能夠忽略，從而它在處理信息過程中具有相對較快的速度。

(2)安全可靠性高

PLC技術相比于傳統的繼電器控制技術，其能夠大幅減少應繼電器及連接導線產生的故障，提高系統的安全性及可靠性，在化工及煤礦井下，環境條件非常復雜，這種情況下，該項技術的可靠性與安全性體現出巨大優勢。同時，該項技術的安全性不斷提高，從而在技術層面為電氣設備順利運行奠定了堅實的基礎。

(3)操作簡單

在編寫程序的過程中，其主要通過非常直觀、簡單的指令來進行，該形式能夠很好的減小操作難度，所以，操作者無須具備較高的專業素質就能夠勝任。

(4)功能完善

隨著PLC技術的發展，功能越來越完善，比如數據處理、網絡通信等功能。使其具有相對較強的適應能力，另外它的配套設備非常齊全，具有相對完善的功能性。其能夠和電氣設備自動化系統整合在一起，構成有機體，進一步提高系統的控制性能。

3 電氣設備自動化控制中PLC技術的應用

3.1 PLC技術在順序控制中的應用

順序控制作為PLC技術的基本功能，PLC在這方面的應用已經相當完善了。除了一般的控制，現在的PLC也有較強的數據處理能力，比如復雜的算術運算、文件處理功能、PID運算控制等。通用應用PLC技術可以提高電氣控制系統的靈敏性及可靠性，進而使得電氣設備的運行質量和效率都得到了明顯的提升。

3.2 PLC技術在過程控制中的應用

過程控制在過去是用DCS實現的。小型DCS改裝成以計算機作為硬件設備，以操作系統為軟件平臺，從而現對電氣設備的控制，這與帶有上位機的PLC系統結構相似。PLC所實現的過程控制是常規的儀表控制，對于在過程控制中同時存在大量的邏輯時序控制的工藝中，PLC體現了非常明顯的集成化優勢，執行的程序可以相互調用及共享數據庫。這在傳統的系統中是難以達到的。PLC技術既能非常方便的實現各種復雜的邏輯控制，又能滿足各種過程控制的要求。

3.3 在驅動控制中的應用

驅動控制主要指的是控制器對變頻器的控制。在傳統的控制器與變頻器之間僅存在簡單的通信關系。隨著PLC技術的發展，對變頻器的控制集成到了PLC系統的通信結構中。使得PLC對變頻器的控制變得緊密而順暢.PLC技術所實現的常規驅動控制由于在高精度、快速性和可靠性方面得到了全方面的改，其性能幾乎達到了過去的專用調速控制系統。

3.4 在運動控制中的應用

隨著PLC應用范圍的擴展，部分廠商在PLC中集成了運動控制指令，在編寫程序過程中直接編制運動過程，PLC將運動控制指令傳送到伺服模塊，再由伺服模塊實現運動控制，這將使得運動控制是可變的、程控的，并和整個控制系統緊密結合。PLC大有取代傳統的數控系統趨勢，所能完成的動作幾乎與機器人相當。

4 結束語

總而言之，將PLC技術引入到電氣設備自動化控制系統中，減小了繼電器的復雜性，同時，使系統更加可靠、更加安全，令其操作結構得到改進，使設備生產成本明顯減少。并且還能夠降低操作中的難度，為設備正常運轉提供了堅實的保障，保證其效率有所提高。

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