電氣控制中可編程控制器(PLC)的應用研究

廣東省電子職業技術學校 關智泳

隨著自動化和計算機技術的發展，電氣控制領域在機械制造等行業中發揮著越來越重要的作用。對于電氣控制領域來說，提高工作效率的有效途徑就是應用PLC技術，對系統功能采用計算機軟硬件的功能加以完善。這是一項具有現代科技特征的新型技術，能夠為企業先開自動化控制掀開嶄新的一面。

1.PLC技術分析

PLC技術是借助可編程的存儲器、數字輸入輸出接口，達到機械控制以及數字運算等的目的。通過將自動化和計算機技術的結合，將電氣裝置的效率進行大幅度的提升，PLC技術的主要組成部分，包括了存儲器、外部設備編程器、數據傳輸接口、中央處理器等。

PLC可編程控制器實現自動化控制具有獨特的優勢。例如使用和操作方便，由于PLC自動化控制程序器是由人來通過程序代碼進行踩空，因此，具有高級技術和編程能力的人員，可以對光學、電學的問題加以分析，然后通過PLC編程器對機器下達指令，這一工作原理相對來說非常簡單，能夠投入較少的人力物力，實現更大的效益[1]。第二，PLC自動化控制器的維護相對簡單，與傳統的控制程序比較，PLC由各種線路采用邏輯控制技術加以鏈接，占用的額空間較小，后期維護不需要太多的人力物力。同時根據自動化控制的需要，不同的程序代碼能夠適應不同的工作要求和環境，機器會主動地給與操縱人員以提示，故障的根源會自動顯示出來，節省了很多查找故障的時間。第三，PLC技術具有很好的自我保護能力，對于外界的抗擾能力較強。現代集成電路組成的PLC自動化控制器，在程序編寫的時候就加入了抗干擾程序，能夠對復雜的環境進行適應。

2.PLC自動化控制應用

以礦用掘進機采用PLC控制電路的方式進行控制系統的設計為例，該自動控制系統以PLC控制為核心，包含了現場檢測、遠程監控、工業電視系統等自動化流程。系統采用分布式應用，使用用戶截面對組態的軟件等部分進行操作和控制。控制系統和管理系統形成了一個整體，完成了控制和管理的以太網的通信。控制網采用的數據采集、控制、傳送、操作、監視、管理等功能。

在進行掘進機的PLC控制電路的設計中，發現原有的高速電機、風機有漏電現象，因此首先進行了漏電檢測，在電路設計和程序設計的時候，注意了高速和低速電機互鎖的環節，將電路中的正轉和反轉的啟動和停止進行了設計，同時還進行了電機出現過熱、斷相等故障時的及時保護功能以及在顯示屏上顯示故障畫面的功能。

掘進機的網絡設備包括了PLC控制的變電所、PLC遠程變頻控制站、PLC遠程高桿燈、堆取料機等。系統采用生產管理的數據處理、輸出模式等，將網絡工作站、打印機等都納入到中控室[4]。掘進設備中包括了電機、風機等，應用PLC的自動化控制技術，主要構成包括了電控系統、繼電器、基礎其等。通過對現場設備的控制，機械設備中各個類型的開關和電動機、電磁閥等得到了很好的組合，形成了受控的機械設備電器的實時組合。

掘進機采用的PLC自動化控制系統示意圖

3.PLC可編程控制器設計中存在的問題

PLC自動化控制是進行信息數據的控制，因此，可能出現由于線路的問題導致信息不能及時地得到傳遞，或者傳遞不到位就中斷的情況，這一技術問題導致的直接后果就是控制的力度降低，不能提供精確的數據，產生錯誤的指令。

由于施工現場的環境較為復雜，干擾因素較多，因此，現場進行全面控制的難度較大，如果PLC控制的指令或者數據信息是錯誤的，就會影響到整個自動化控制系統的運行。

在自動化控制系統運行的額過程中，難免會出現線路的接口不穩定的情況，一旦發生接點不牢靠，就可能導致PLC控制系統處在癱瘓的境況，影響數據的控制和處理力度[3]。

4.電氣控制裝置中PLC技術應用

4.1 PLC外圍線路由現場輸入信號（如按鈕開關、選擇開關、接近開關及一些傳感器輸出的開關量、繼電器輸出觸點或模數轉換器轉換的模擬量等）和現場輸出信號（電磁閥、繼電器、接觸器、電機等），以及導線和接線端子等組成。接線松動、元器件損壞、機械故障、干擾等均可引起電路故障。所以，PLC維修時排查要仔細，替換的元器件要選用性能可靠安全系數高的優質器件。一些功能強大的控制系統采用故障代碼表表示故障，對故障的分析排除帶來極大便利，借助的維修工具除了萬用表有時還要用到示波器甚至計算機，這就要求PLC維修人員具有較高的專業技能，并且有一定的外語和計算機功底，只有對整個系統了解和熟悉后才能對常見的故障做到判斷迅速、排除迅速，并盡可能地降低維修費用，確保系統的正常穩定。

4.2 PLC現場運行，常用到的PLC技術包括了現場總線型控制系統以及及集散型控制系統等。前者是運用FCS系統以及PLC技術結合的方式，實現電氣控制智能化操作。這種科學的科學技術手段，具有良好的適應性、雙向性的特點，能夠對眾多通信網點進行數字的通信，營造良好的網絡工作環境。后者是DCS系統和PLC技術結合運用的系統，通過對電氣裝置進行集中式管理，有效地對電氣裝置進行危險的分離和有效的監督。系統均需要在安全性和穩定性的環境運行，因此做好現場管理和生產的安全管理十分重要。

4.3 在自動化控制系統運行的過程中，為了防止出現線路的接口不穩定的情況，必須要完成下列步驟。首先在設計階段，對PLC技術的類型加以明確。保證PLC技術的電氣控制裝置中的應用效果，首先要了解系統所要服務的電氣控制裝置的情況，然后，通過對系統的功能等的設計，實現操作簡單，靈活控制的目標。設置好PLC技術應用的行時候，分析系統的復雜程度，根據現場情況進行具體的分析，保證PLC技術的應用效果能夠達到系統運行的要求。

在進行PLC技術實現的過程中，對電氣控制裝置的原理圖進行分析，將設計思路體現在原理圖上，并在圖紙上加以標注。設計人員可以隨時經過細致的分析之后調整原理圖上不符合技術要求的部分，包括控制電路、保護裝置、主電路的關鍵環節等。

進行PLC系統的設計，必須明確系統的完整性和合理性是經過充分考慮的。將系統運行中技術的而應用，充分體現在過程控制、生產監控、順序和位置等的控制上，將PLC處理器核心的通信和設備的控制等問題加以實現，保證PLC系統的設計能夠與系統的功能加以適應。做好網絡設計工作，保證網絡質量，實現電氣控制裝置的自動化功能。分析電氣裝置所在的環境，做好各級子網的配置工作。

以PLC控制系統改造機床的步驟為例，第一是將控制系統啟動后，在主電動機運轉之后，操作繼電器，等待延遲時間達到，運轉液壓泵電動機，然后接通主軸運轉中的電磁閥，操作電磁閥主軸反轉，這時刀架電機快速運轉，所有的控制回路停止動作。根據對控制對象的分析，進行PLC軟硬件的配置，選用編程軟件。在進行程序編寫的過程中，對PLC系統進行信號的分配，得到相對應的信號名稱，用計算機編制程序圖形，融入邏輯指令和圖形化變成語言，根據編制出來的邏輯指令和語句表，完成完整電路的設計工作[4]。

5.結語

隨著自動化技術和計算機技術的不斷發展，電氣控制領域運用到PLC可編程控制器進行技軟件設計和實施將得到更廣泛的應用。通過技術的應用，PLC技術的原理和技術類型將得到更加深入的研究，保證原理圖的應用價值，做好主電路、控制電路、保護裝置中的關鍵環節的設計和應用工作。

[1]李京,徐滕崗,朱建軍等.基于PLC的紙板自動折盒機控制系統的設計[J].東華大學學報(自然科學版),2016,42(5):738-744.

[2]王廣海,呂恩利,陸華忠等.基于 PLC 的多廂體氣調試驗平臺控制系統的設計與實現[J].江蘇農業科學,2015,(5):389-392.

[3]馮汛,倪紅軍,石健等.PLC的應用發展與前景[J].機床與液壓,2016,(2):203-206.

[4]蔣曦陽.基于PLC與DDC的電梯監控系統[J].中國設備工程,2017,(16):63-64.