PLC技術在電氣自動化中的實踐研究

王婷

摘 要 近年來，PLC技術（Programmable Logic Controller）因其具有可靠性高、適應性強和功能豐富等優點，在工業電氣自動化領域中得到了廣泛應用。但同時各類PLC產品接口標準不統一和兼容性差的缺點對工程實踐造成一定的限制和約束。據此，本文介紹了PLC技術的發展背景及意義，分析了PLC技術的特點，詳細討論了PLC技術在電氣自動化中的具體應用，最后對其發展前景及趨勢提出建議、構想和展望。

關鍵詞 PLC技術；電氣自動化；應用

隨著計算機和網絡通信技術的飛速發展，工業生產對工藝和控制要求日益嚴格。傳統的繼電器控制系統適應性差、可靠性低，已無法滿足新型市場對生產模式提出的需求，在此情況下可編程控制器應運而生。PLC是一種基于微處理器的工業控制裝置，具有可靠性高、適應性強和功能豐富等優點，但由于各類PLC產品接口標準不統一和兼容性差的缺點，在工程實踐應用中存在一些限制因素和約束條件。因此，本文針對PLC的技術特點，詳細討論了其在電氣自動化中的具體應用案例，最后對其發展前景及趨勢提出建議、構想和展望。

1 PLC技術的特點

PLC被廣泛應用于工業自動化中，主要是PLC具有以下的優點：①可靠性高、抗干擾能力強，PLC內部采用大量軟繼電器，減少了可能由繼電器硬件導致的故障，在設計工藝上采用了抗干擾措施，加強了系統的可靠性。②功能完善，通用靈活，PLC能完成邏輯運算、數據處理、通信聯網等各種簡單或復雜的控制功能，且產品已經系列化、模塊化，用戶可根據需求靈活選用。③編程簡單，使用方便，PLC提供了多種編程語言以滿足用戶需求，可以通過軟件編程實現不同的控制功能。④系統的設計、安裝、調試工作量少，在投運之前，可先在軟件上模擬調試程序。此外，PLC還具有故障率低、體積小、重量輕、功耗低等優點[1]。

2 PLC技術在電氣自動化中的應用

隨著工業生產自動化技術的變革，PLC技術逐步成為自動控制系統中的核心技術之一，在電氣自動化領域中的應用廣泛，下面將其在電氣自動化中的具體應用案例進行分析。

2.1 PLC技術在開關量控制中的應用

在PLC誕生之前，工業控制設備以繼電器和接觸器為主體，開關量控制主要通過繼電器來完成，但由繼電器構成的控制系統對生產工藝的變化適應性差、可靠性低。PLC技術的出現與發展解決了這一難題，PLC在其內部微處理器中配置大量軟繼電器對開關量進行控制，采用“與或非”等邏輯指令實現觸點和電路的串并聯，以完成邏輯控制、定時控制與順序控制。大大簡化了系統接線，能夠實現不同的控制要求，并且完善的自診斷和顯示功能，提高了系統的安全性與可靠性。

2.2 PLC技術在順序控制中的應用

順序控制是指生產設備在輸入信號的作用下，元件的狀態按照生產工藝要求的順序進行變化，各個執行機構自動有序地進行動作。以PLC在傳送帶中的應用為例進行分析，在原料遠距離運輸過程中，常常需要對原料進行分級傳送。控制傳送帶運行的電動機設備采用順序控制，要求按下啟動按鈕，逆向啟動多級傳送帶，即從卸料口依次向加料口開始啟動，按下停止按鈕時要順序停止。在發生故障后，要求后啟動的傳送帶先停車。PLC通過數據采集、運算和計時來實現傳送帶順序控制，并能夠對系統進行實時監測和故障診斷，滿足系統對可靠性和穩定性的要求[2]。

2.3 PLC技術在閉環控制中的應用

在自動化控制系統中，常需要對溫度、壓力、流量、液位等連續變化的模擬量實現閉環控制，而PLC可通過I/O模塊、PID模塊等實現該功能。例如，基于可編程控制器的電機調速系統主要由PLC、變頻器、交流電動機、同軸編碼器組成，其中PLC用來完成數據采集以及對變頻器、電動機的控制；同軸編碼器用于測速，其輸出高頻脈沖送入PLC的高速計數器模塊，進而轉化為精度較高的轉速。整個控制過程為由PLC高速計數模塊反饋回來的實際轉速與給定轉速相比較，得到的偏差經過PLC的PID模塊運算得出控制量，控制量輸出到變頻器以調節電動機的轉速，由PLC控制的電機調速系統實時性好、響應速度快、可靠性高。

2.4 PLC技術在遠程控制與通信中的應用

隨著信息技術的發展，PLC通信能力和網絡化功能不斷加強，向下可實現多個PLC、主機與遠程I/O站點之間的通信，向上可實現與上位機和其他智能設備的連接通信，從而形成集中管理、分散控制的分布式控制系統。通信能力和網絡化功能的增強一方面提高了控制系統的性能，實現了對遠程設備的檢測和控制。另一方面提高了生產管理的效率，保障了系統運行安全，實現了電氣控制系統管理信息和工業生產相結合的綜合自動化[3]。

3 PLC技術的發展趨勢

在計算機控制技術不斷發展以及工業自動化內涵進一步延伸的基礎上，PLC產品的結構和功能也在逐步完善。在功能方面，PLC將進一步朝著網絡化、綜合化的方向發展，在電氣自動化領域中的應用將不再局限于實現生產過程的自動化，還可以實現系統控制功能和信息管理功能的結合。在結構方面，PLC將向大、小兩個方向發展，一方面發展模塊化、體積小、功能強、速度快、價格低的小型PLC，完全代替小型的繼電器系統。另一方面發展大容量、高速度、多功能、高性價比的PLC，可以滿足工業中大規模復雜系統的自動化控制需求。此外，大多數PLC不屬于開放式系統，各廠家產品之間的相互兼容受到約束，因此需進一步推進各PLC廠家的技術規范化和標準化進程，提高產品通用性和兼容性[4]。

4 結束語

綜上所述，PLC具有可靠性高、抗干擾能力強、功能完善、設計編程簡單、安裝調試工作量少等優點，已經成為電氣自動化領域核心技術之一，在工業生產與信息管理相結合的綜合電氣自動化控制系統中起著舉足輕重的作用。與此同時，PLC產品目前仍存在著接口標準不統一和兼容性差的缺點，對工程實踐造成了一定的限制和約束。未來，在不斷發展軟硬件的基礎上，PLC將向著更加規范化、標準化、通用化的方向發展，進一步拓展其在電氣自動化領域的應用。

參考文獻

[1] 程龍，張金生.淺談電氣自動化中PLC的應用及發展前景探討[J].工程技術全文版，2017，（1）：00192.

[2] 范建忠，劉愛琴，吳延偉.PLC在電氣自動化中的應用現狀與發展前景[J].科技資訊，2009，（32）：84.

[3] 劉偉光.PLC在電氣自動化系統中的應用與發展[J].黑龍江科技信息，2011，（19）：49.

[4] 陳海梅.PLC在電氣自動化中的應用現狀及發展前景概述[J].科技與生活，2011，（3）：159.