基于PLC自動化電氣控制應用探討

楊清浩+夏巖

摘 要：PLC因其具有很強的可控性、操作性，且軟件設計具有可以依照的標準，加上自帶的監測和診斷功能能夠進一步提高控制的準確性和精度，因此具有非常廣泛的應用領域。本文基于對PLC的特點、工作原理等的分析，探討PLC自動化電器控制應用系統的設計與實現，就其中會出現的各種問題進行對應性分析并提出相應的對策和建議。

關鍵詞：PLC；電氣控制；應用

21世紀以來，現代科學技術的飛速發展帶來的是社會各項領域、行業中技術的進步與發展。在這種背景下，基于PLC這種可編程控制器的各種控制系統在工業生產及人們的日常生活中應用越來越普遍。相對來說，由于傳統的電氣控制系統逐漸不能滿足現代工業自動化生產的需求，這為PLC控制系統大展生手帶來了機遇。

1、PLC自動化電氣控制的特點

PLC從本質上講是一種專門用在工業上的計算機，硬件部分的構成與普通微型計算機類似，由電源、CPU、存儲器、輸入輸出接口電路、各功能模塊以及通信模塊等部分組成。而基于PLC構成的自動化電氣控制系統擁有許多特點，如應用簡單、容易維護和改造、具有大型和小型化的結構以及抗干擾能力強等。

1）PLC自動化電氣控制應用簡單、實用型強。由于PLC編程所使用的梯形圖形狀、語言符號和表達方式等與繼電器控制的電路圖有很多相同之處，所以PLC自動化電氣控制的接口非常簡單而且容易辨別。操作人員在實際中使用PLC進行自動化電氣控制時能夠很容易理解并接受，并且能夠很快上手，他們只需要稍微了解下PLC的操作指令及其邏輯控制方法等內容，就能夠編寫出一定功能的梯形圖，并經過一定的實踐，能夠掌握PLC的使用。由于PLC這種簡單實用性，它已經廣泛用于各種需要自動化電氣控制的場所中，并且不斷地向其他行業滲透。

2）PLC自動化電氣控制維護和改造十分簡單方便。PLC自動化電氣控制使用的是先進的存儲邏輯控制技術，而不是傳統的接線邏輯技術，這樣，不僅節省或減少了設備的外在接線，壓縮了物理空間，還極大地減少了設計和建造控制系統的時間，還能為后期維護提供了很大方便。

3）PLC自動化電氣控制具有很強的抗干擾能力。PLC自動化電氣控制使用的是具有抗干擾能力的大規模集成電路，而且其電路設計和加工工藝上均使用了抗干擾技術，再加上自動檢測報警裝置的配置使得PLC的硬件部分能抵抗外界的絕大部分干擾。這種遠優于傳統繼電器的抗干擾能力的PLC自動化電氣控制系統能夠在復雜多變的電氣控制或工業制造的工況中大展手腳。

4）大型化和小型化。PLC自動化電氣控制的發展具有兩種不同的趨勢，大型化和小型化，這主要是因為在實際的應用過程中，對系統功能的要求有所區別。在某些大型工業區需要復雜的控制，這不得不在客觀上增加了PLC的結構的復雜程度，而有些地方只需要簡單控制，可以適當使用小型PLC。一般來說，小型PLC消耗的能量較少、體積小、質量輕，而且安裝方便，因此被廣泛應用于各行業中。

2、PLC自動化電氣控制的運行

PLC自動化電氣控制的運行是以計算機的微處理器為基礎，融合了通信技術和自動控制技術等內容，其工作過程包含下列幾個方面。

1）信息的收集和輸入：PLC的指令程序編寫好以后，控制系統根據指令對所涉及的輸入區域進行實時掃描，判斷其運行狀態，與指令所要求的狀態相比較。

2）執行：當PLC的程序編寫好以后，系統會按照一定的規則對整個系統進行實時掃描，將掃描得到的各部分運行狀態與指令狀態相比較，符合指令要求的就按照指令執行相應的程序，使得系統能夠實時分析并進行邏輯性運算。

3）響應：系統根據執行程序的分析結果以及邏輯運算后所得到的結果使得各輸出設備做出相應的動作。一般來說，結果先要輸出到系統控制主機，然后由主機向輸出設備發出指令，從而使其動作。

當系統完成了上述過程以后，系統會不斷重復刷新，并且在實時掃描的情況下不斷發現新的運行狀態，使得系統重新開始運行上述過程并不斷反復，使得系統處于周期運行的工作狀態。這種運行模式剛好滿足大部分工業設備不斷重復操作的需求，所以PLC能夠與這種設備進行良好的協作運行。

3、基于PLC自動化電氣控制的應用

1）基于PLC的開關量控制?；赑LC的開關量控制是PLC自動化電氣控制中使用最廣泛的一種，而且這種控制方式也是PLC最基本的控制方式。由于PLC擁有的開關量控制不僅能實現邏輯的控制還能實現系統的順序控制，使得它逐漸淘汰了傳統的電磁繼電器控制電路。而且，開關量控制既可以用于某一臺機器設備上，也可以用于多臺設備組成的流水線中。

2）基于PLC的模擬控制量。在實際工程中會有多種物理或化學量，例如濕度、濃度、溫度、速度、壓力等，有時這些量并不是固定不變的，而是隨著時間的變化而變化。使用PLC自動化電氣控制就需要將這些量進行模擬后，用A/D和D/A轉換將其與數字量相互轉化，從而將它們實時記錄和跟蹤，已達到實時監測和分析的目的。

3）基于PLC的集中式控制設計。這種控制方式主要依靠一臺功能強大的監視系統，它能夠將許多設備的“中央集中式”計算機放在一起同時自動監控。在這種系統中，中央PLC同一配置各設備的運行狀態、它們之間的聯系以及相互之間的監控關系等。

4）基于PLC的分散控制系統。在基于PLC的分散控制系統中，每個設備都有一臺PLC控制。在實際工程中，這種分散控制系統一般用于生產流水線中（它們通常由許多設備連在一起進行生產）。每個設備只受自己對應的PLC控制，所以這種控制方式不會產生一臺設備出現問題而整個系統癱瘓的現象。但是這種方式必然會帶來成本的上升。

5）運動控制中PLC自動化的應用。PLC不僅能夠控制直線運動，還能控制圓周運動，所以它常用于電梯、機械設備、機床等中。這種運動控制的方式是：系統對專門的運動控制模塊（例如伺服電機與其單軸和多軸位置控制模塊）進行配置并對其控制，然后對傳感器和執行指令進行自動化控制。

6）基于PLC自動化控制實現數據處理。PLC具有多種數據處理功能，包括傳送、數學運算、轉換以及統計等等。它能夠對系統中的數據進行歸類采集并進行分析做出相應處理，然后控制系統中相關設備執行相應的指令。

4、基于PLC自動化電氣控制中所存在的問題

PLC自動化電氣控制中通?？赡艽嬖趦蓚€問題：一是控制出現問題，造成現場信號無法傳送給PLC自動控制系統，二是動作執行出錯，設備無法執行相應的指令。前者出現的原因可能是：線路老化、拉扯以及動物的破壞或人的不經意破壞等使得線路斷開或短路，使得PLC控制系統不能完成對數據的提取、加載與轉換或者使設備不能接受PLC的控制指令；電動閥或電磁閥等設備沒有徹底的關閉或者打開，使得通訊過程中發生故障，PLC不能夠正常接受全部信息或者接收到的信息有錯誤；觸點或接線的接觸出現問題（常見的是接線不牢靠，觸點出現松動或損壞），導致機械開關、變送器等工作不正常，無法實現數據的采集、傳遞和處理等。后者產生的原因可能有：外界較強的電磁干擾或負載的接觸器出現故障，使得PLC發出的執行指令不能被設備完整地接受，設備不能按照預期動作；機械開關、電動閥等出現問題，使得負載不能正常工作。

5、結束語

隨著人們對工業生產效率及收益的要求越來越高，PLC自動化電氣控制在企業中的應用越來越廣泛。PLC控制系統也不斷向標準化、智能化以及高速化的方向發展，使得PLC系統的功能越來越完善，操作方便簡單，而且可靠性也會越來越高。

參考文獻：

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