PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的應(yīng)用分析

賀朝東

（湖北理工學(xué)院電氣與電子信息工程學(xué)院，湖北黃石，435003）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，與電氣工程的聯(lián)系日益緊密，PLC技術(shù)由此產(chǎn)生并在電氣工程中得到廣泛應(yīng)用，使企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量得到大幅度提升，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中更具優(yōu)勢(shì)。

1 PLC技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 工作原理

從PLC技術(shù)工作原理來(lái)看，其內(nèi)容存儲(chǔ)器在實(shí)際運(yùn)作中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，如圖1所示，它就是PLC存儲(chǔ)器的一種，具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)功能。同時(shí)，它還具有一定的人性化特征，主要是因?yàn)樗軌驖M足用戶的實(shí)際需求，只要用戶發(fā)出指令，該存儲(chǔ)器就能夠嚴(yán)格按照其指定進(jìn)行邏輯計(jì)算，不僅為相關(guān)工作人員減輕了工作量，而且還大大提升了計(jì)算的準(zhǔn)確性。另外，PLC還具有掃描功能，在這一功能運(yùn)行中可以將最終的數(shù)據(jù)結(jié)果完整的傳輸?shù)较嚓P(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中。除此之外，PLC還具有良好的控制性能，如果電氣系統(tǒng)所應(yīng)用的是這一功能，則可以節(jié)省很多操作流程，只需要與其相關(guān)軟件進(jìn)行正確的連接，就可以促使電氣系統(tǒng)有效運(yùn)行，大大提升了運(yùn)行的效率。

1.2 設(shè)計(jì)原則

為了在整體上提升PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，就必須遵守相關(guān)的原則，這樣既能提升設(shè)計(jì)的效率，又能減少差錯(cuò)出現(xiàn)，對(duì)良好設(shè)計(jì)效果的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。首先，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，必須要堅(jiān)持安全第一的原則，同時(shí)還要保證系統(tǒng)具有可靠性，確保其正常運(yùn)行。其次，還在確保系統(tǒng)性能良好基礎(chǔ)上，堅(jiān)持最低成本原則，以便提升生產(chǎn)制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 核心技術(shù)

PLC技術(shù)有很多種，在電氣工程中都發(fā)揮著重要作用，但其最核心的技術(shù)就是控制技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其控制技術(shù)也不斷成熟和完善，現(xiàn)階段，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。其控制系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成，分別是中央處理器、存儲(chǔ)介質(zhì)、電源、輸入輸出口。這四部分是缺一不可的，對(duì)其控制系統(tǒng)產(chǎn)生著直接影響。而且PLC的控制系統(tǒng)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，用戶可以根據(jù)自身的實(shí)際需求，對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，在必要的情況下，還可以添加合適的外部設(shè)備，對(duì)其良好控制性能的發(fā)揮具有一定促進(jìn)作用。其中，電源在整個(gè)系統(tǒng)中主要是負(fù)責(zé)PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)和關(guān)閉，而且輸入輸出接口是與外界聯(lián)系的橋梁，也就是與外部設(shè)備進(jìn)行連接，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)與信息的傳遞，而且中央處理器，主要是接受和分析用戶的數(shù)據(jù)與指令。存儲(chǔ)介質(zhì)為用戶提供極大便利性，可以使其在第一時(shí)間找到有關(guān)數(shù)據(jù)，如圖2所示。

圖2 西門子PLC中央處理器

2 PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

2.1 在控制順序方面

對(duì)于當(dāng)前的PLC技術(shù)來(lái)說(shuō)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，主要是在生產(chǎn)與生活中發(fā)揮出順序控制器的作用，以滿足當(dāng)前的需求。例如，PLC技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在火力發(fā)電廠中，通過(guò)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)合理對(duì)火力發(fā)電廠的爐渣、飛灰等進(jìn)行清理，促使火電廠穩(wěn)定運(yùn)行。在順序器的實(shí)際控制過(guò)程中，受多方面因素影響，當(dāng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)遇到外力的阻攔，將直接導(dǎo)致當(dāng)前的生產(chǎn)效率降低，影響其整體的運(yùn)行水平。以當(dāng)前的PLC技術(shù)為例，在進(jìn)行順序控制時(shí)，其涉及的內(nèi)容較多，范圍較廣，主要包括當(dāng)前的現(xiàn)場(chǎng)傳感、遠(yuǎn)程控制以及主戰(zhàn)層三方面，通過(guò)合理科學(xué)的設(shè)計(jì)，促使各部分進(jìn)行有效的優(yōu)化，通過(guò)設(shè)計(jì)排列組合的方式，保證其具有規(guī)范性，從根本上發(fā)揮出PLC功能與作用，實(shí)現(xiàn)順序控制[1]。例如，PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域中的控制應(yīng)用，如圖3所示。

圖3 PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的控制應(yīng)用

2.2 在開(kāi)關(guān)量方面

在實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)前的PLC技術(shù)還廣泛的應(yīng)用在當(dāng)前的電氣工程及其自動(dòng)化控制中，發(fā)揮出有效的控制作用。實(shí)際上，在進(jìn)行控制時(shí)，其自身是以可編程存儲(chǔ)器的形式進(jìn)行應(yīng)用，并利用自身的作用積極參與到當(dāng)前得的虛擬繼電器運(yùn)行過(guò)程中，以滿足當(dāng)前的需求。相對(duì)來(lái)說(shuō)，PLC技術(shù)在對(duì)當(dāng)前的繼電器進(jìn)行通斷控制過(guò)程中，受其自身的性質(zhì)影響，需要較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)，由此，意味著在實(shí)際的控制時(shí)短路保護(hù)期間的繼電器未能得到合理的保護(hù)，控制效果不明顯。通過(guò)上述分析可知，PLC在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中也存在著一定的缺點(diǎn)，進(jìn)而影響其技術(shù)功能的發(fā)揮，因此，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，積極進(jìn)行合理的技術(shù)創(chuàng)新，例如，當(dāng)前應(yīng)用較為常見(jiàn)的方式是利用自動(dòng)切換系統(tǒng)自身的優(yōu)勢(shì)與當(dāng)前的PLC技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，從根本上優(yōu)化其存在的不足之處，滿足當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。與此同時(shí)，靈活利用該方式進(jìn)行優(yōu)化，還可以改善當(dāng)前的系統(tǒng)反應(yīng)較慢的情況，優(yōu)化系統(tǒng)的整體效果，從根本上促使其運(yùn)行效率得到提升，實(shí)現(xiàn)PLC技術(shù)在開(kāi)關(guān)量控制方面的應(yīng)用。例如，PLC技術(shù)控制電氣元器件，如圖4所示。

2.3 在立體倉(cāng)庫(kù)方面

近幾年隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活和工作中經(jīng)常利用網(wǎng)絡(luò)購(gòu)買產(chǎn)品，我國(guó)物流產(chǎn)業(yè)逐漸處于高速發(fā)展的階段，發(fā)展過(guò)程中，PLC技術(shù)起著不可缺少的作用，其中物流企業(yè)中立體倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)發(fā)揮著重要功效，經(jīng)過(guò)我國(guó)相關(guān)部門長(zhǎng)期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前最常見(jiàn)的立體倉(cāng)庫(kù)為升降橫移式、垂直提升式和圓形水平循環(huán)式幾種形式，PLC技術(shù)中對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)中的堆垛機(jī)、對(duì)貨架和出入庫(kù)輸送設(shè)備等進(jìn)行控制，保證物品的有效存儲(chǔ)，立體式倉(cāng)庫(kù)穩(wěn)定運(yùn)行。以某物流企業(yè)為例，具體工作中，立體式倉(cāng)庫(kù)使用閉環(huán)式的形式對(duì)其進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的編寫，建立完善參數(shù)數(shù)據(jù)，接受旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)反饋，將重要數(shù)據(jù)信號(hào)直接發(fā)送到可編程邏輯控制器中，然后由計(jì)算機(jī)和控制器等對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行設(shè)備的閉環(huán)控制。PLC技術(shù)在立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)用，不但提升了倉(cāng)庫(kù)貨物輸入和輸出的效率，還減少了工作中失誤的情況，減少人力的運(yùn)用，為物流企業(yè)人力資源管理工作提供便捷條件，同時(shí)提升管理工作效率。

圖4 PLC技術(shù)控制電氣元器件

2.4 在機(jī)床電氣方面

機(jī)床加工技術(shù)是一門復(fù)雜的技術(shù)，包含多種領(lǐng)域的工作，其中有電力工程、機(jī)械工程和液壓工程等不同體系的電氣設(shè)備，工作過(guò)程中，一旦一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，會(huì)造成整個(gè)機(jī)床工作效率下降，產(chǎn)品質(zhì)量受到影響，嚴(yán)重者機(jī)床將不能工作。某企業(yè)運(yùn)用了PLC技術(shù)，不但代替了傳統(tǒng)工作中，接觸器為主的設(shè)備控制形式，還提升了機(jī)床加工工作效率和生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了設(shè)備發(fā)生故障的幾率。其中可編程邏輯控制器的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)督設(shè)備運(yùn)行情況的目標(biāo)，另外對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)督、控制和報(bào)警等職能自動(dòng)化工作的開(kāi)展奠定結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)機(jī)床電氣工作設(shè)備運(yùn)行中，提升工作效率有巨大的意義。除此之外，PLC技術(shù)中可編程邏輯控制器工作中對(duì)外界干擾抵抗性較強(qiáng)，可以長(zhǎng)時(shí)間的使用，并且操作方便，和其他的控制技術(shù)相比，能源消耗較低，機(jī)床生產(chǎn)和加工過(guò)程中，可以減少電力資源的浪費(fèi)，提升工作效率[2]。

3 提高PLC技術(shù)應(yīng)用效果的有效措施

由于PLC技術(shù)的應(yīng)用為電氣領(lǐng)域做出了重大貢獻(xiàn)，在未來(lái)的發(fā)展中應(yīng)采取措施使該技術(shù)的應(yīng)用效果得到進(jìn)一步提升，具體措施為：

一是立足于電氣工程的實(shí)際需求，鼓勵(lì)全球權(quán)威專家加大PLC技術(shù)的實(shí)踐案例研究，為該項(xiàng)技術(shù)的深度研發(fā)提供理論基礎(chǔ)；二是提高PLC控制設(shè)計(jì)人員的綜合素養(yǎng)，加強(qiáng)培訓(xùn)力度，使其更加?jì)故祆`活的掌握PLC技術(shù)；三是構(gòu)建有效的溝通機(jī)制，使PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位與使用單位之間能夠根據(jù)系統(tǒng)問(wèn)題進(jìn)行交流和溝通，使系統(tǒng)弊端與漏洞得到有效的彌補(bǔ)與完善；四是研制抗干擾設(shè)備，由于PLC系統(tǒng)在使用中對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求較為嚴(yán)格，例如在電波干擾較大的環(huán)境下，將對(duì)系統(tǒng)的正確運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)有針對(duì)性的研制出抗干擾設(shè)備，使PLC控制系統(tǒng)的抗電波干擾能力得到顯著提升，系統(tǒng)的自身效能得到充分發(fā)揮[3]。