電氣自動(dòng)化設(shè)備中PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)用與實(shí)現(xiàn)

彭潮

【摘要】為了實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備尤其是自動(dòng)機(jī)床的靈活控制，降低自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的控制要求，技術(shù)人員研發(fā)了PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合，運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制，PLC控制系統(tǒng)也可以成為可編程控制器。PLC控制系統(tǒng)在技術(shù)上具有較高的可靠性和較強(qiáng)的實(shí)用性；在應(yīng)用上對(duì)不同的電氣設(shè)備有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在不同的設(shè)備和不同的領(lǐng)域都可以靈活應(yīng)用。因此PLC控制系統(tǒng)在自動(dòng)化領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。本文就PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)用與實(shí)現(xiàn)加以探討和分析。

【關(guān)鍵詞】PLC控制系統(tǒng) 電氣自動(dòng)化設(shè)備 運(yùn)用 實(shí)現(xiàn)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，電自動(dòng)化技術(shù)也不斷的發(fā)展和進(jìn)步，電氣自動(dòng)化設(shè)備在人們生產(chǎn)生活中的應(yīng)用也越來越廣泛，在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)因其可靠性、實(shí)用性和適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以提高電氣自動(dòng)化設(shè)備的管理水平，促進(jìn)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。PLC控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用對(duì)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域和國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展都有著深遠(yuǎn)的意義。

一、PLC控制系統(tǒng)概述

（1）PLC控制系統(tǒng)的工作原理。PLC英文ProgrammableLogic Controller的縮寫，PLC控制系統(tǒng)又稱可編程控制器，主要利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用數(shù)字和模擬輸入的方式實(shí)現(xiàn)指令操作，通過微處理器對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行操作和控制。

（2）PLC控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)。PLC控制系統(tǒng)由電源、中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)設(shè)備、輸入輸出接口、功能膜版、通信設(shè)備六個(gè)模塊組成。

（3）PLC控制系統(tǒng)工作流程。PLC控制系統(tǒng)工作流程大體分三部分：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。①在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。②在用戶程序執(zhí)行階段，PLC控制系統(tǒng)的一個(gè)輸入端子和一個(gè)輸出線圈相對(duì)應(yīng)，對(duì)用戶程序進(jìn)行掃描和監(jiān)管，按由上而下的順序依次地掃描用戶程序，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，明確RAM存儲(chǔ)區(qū)在工/0映像中的運(yùn)行情況。③當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。也就是PLC在I/O映象更新完畢后，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。

二、PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及功能特性

（1）編程相對(duì)簡(jiǎn)單，使用方便。PLC系統(tǒng)編程簡(jiǎn)單易上手，甚至不需要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，只是采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言就可已完成編程，因此系統(tǒng)開發(fā)只需要很短的周期，容易進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，另外PLC還可以在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。

（2）PLC功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。PLC內(nèi)有大量的可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)大的而且完備的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。

（3）硬件配套完備，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。

（4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，一旦觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

（5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。

PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。

（6）維修工作量小，維修方便。PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故。

三、PLC控制系統(tǒng)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的運(yùn)用及實(shí)現(xiàn)

（1） PLC控制系統(tǒng)利用流程管控對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行順序控制，提高工作效率。電氣自動(dòng)化設(shè)備隨著應(yīng)用年限的增加，其耗電量也會(huì)隨之增加，企業(yè)生產(chǎn)成本也會(huì)隨之增加，應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行管理，可以對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，降低耗電量，節(jié)約成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；PLC控制系統(tǒng)可以結(jié)合系統(tǒng)設(shè)定流程來對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行管控，可以對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備開關(guān)量進(jìn)行管控，對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的不同運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)行不同的操作，讓整體操作更加簡(jiǎn)捷流暢，提高工作效率。

（2） PLC控制系統(tǒng)可以運(yùn)用于電氣自動(dòng)化設(shè)備的閉環(huán)控制中，簡(jiǎn)化操作方法。PLC控制系統(tǒng)在閉環(huán)控制中的運(yùn)用，在一定程度上簡(jiǎn)化了電氣自動(dòng)化設(shè)備的操作方式，提升了整體工作效率。PLC控制系統(tǒng)在電氣自動(dòng)化設(shè)備的閉環(huán)控制中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在泵類設(shè)備控制上，結(jié)合不同泵環(huán)節(jié)的需求和標(biāo)準(zhǔn)，選擇合理的PLC控制系統(tǒng)，可以讓泵類設(shè)備科學(xué)高效的運(yùn)行。

（3）在電氣自動(dòng)化設(shè)備中運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)量控制。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用大量的電磁性繼電器等電磁元件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作與控制，而且接線比較復(fù)雜，大量的觸點(diǎn)增加了故障發(fā)生概率，降低了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，PLC控制系統(tǒng)以軟繼電器代替大量的實(shí)物繼電器，降低了輔助開關(guān)的數(shù)量，優(yōu)化了開關(guān)控制，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和系統(tǒng)的安全性、可靠性。

四、結(jié)束語

總之，PLC控制系統(tǒng)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用，優(yōu)化和改善了電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制，提高了電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制水平，促進(jìn)了電氣自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展，為新型電氣自動(dòng)化設(shè)備的研發(fā)提供了條件。