電氣控制中可編程序控制器的應(yīng)用研究

龐勇偉

摘要：隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，在電氣自動化控制領(lǐng)域，可編程控制器（PLC）技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。PLC技術(shù)在電氣自動化控制中應(yīng)用具有巨大優(yōu)勢，對于運行中電氣自動化設(shè)備的安全性和可靠性起到明顯的提高作用，推動電子自動化控制向更高層次發(fā)展。本文結(jié)合工作實際，從可編程控制器（PLC）的概述入手，分析PLC在電氣控制中的應(yīng)用，并進一步分析PLC在電氣自動化控制中應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電氣控制;PLC自動化

1.可編程序控制器（PLC）概述

（1）可編程序控制器特點

PLC主要以計算機微處理器為基礎(chǔ)，并融了通訊技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)、自動控制技術(shù)，具有較強的抗干擾能力和自診斷能力，對電氣自動化控制具有極高的應(yīng)用價值。通可編程序控制器（PLC）本身來看，其體積小，重量輕，容易裝入機器中，實現(xiàn)機電設(shè)備一體化。PLC具有實用性普遍的特點，其除了基本的邏輯處理功能外，還具有強大的數(shù)據(jù)運算能力，這使其能夠廣泛應(yīng)用與電氣控制領(lǐng)域。PLC還具有較高的抗干擾能力，采用了先進的抗干擾處理技術(shù)。此外，PLC還具有應(yīng)用簡單、容易、普遍的特點，而且維護與改造也十分方便。

（2）可編程序控制器基本工作過程

在電氣自動化控制領(lǐng)域，可編程序控制器（PLC）需要先結(jié)合實際工作現(xiàn)場的調(diào)研，以及設(shè)計要求擬定可操作方案，并著重考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟性、安全性、穩(wěn)定性和簡單性，要便于后期使用與維護。PLC在電氣控制中的工作過程為：

其一，現(xiàn)場信息輸入，對輸入點按順序掃描，并讀取輸入點狀態(tài);其二，程序的執(zhí)行，按順序掃描用戶程序中的指令，并對指令進行邏輯運算;其三，控制信號輸出，結(jié)合邏輯運算結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各個輸出點同時發(fā)出相應(yīng)信號，實現(xiàn)邏輯控制功能。在電氣控制工作實踐中，機械設(shè)備的工作流程往往是重復(fù)PLC工作過程，每執(zhí)行一次即完成一個掃描周期。

2.可編程序控制器在電氣控制中的應(yīng)用

（1）控制順序與系統(tǒng)順序化控制

PLC運用于電氣工程順序控制領(lǐng)域，是系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。PLC實現(xiàn)了無人操控和電氣設(shè)備的自動化，而且其控制精準(zhǔn)，在邏輯控制、監(jiān)控和報警功能上作用突出。工程實踐來看，電氣自動化系統(tǒng)運行時間越長，能耗越大，對應(yīng)的生產(chǎn)成本越大，而PLC技術(shù)可實現(xiàn)對電氣設(shè)備自動化運行順序的有效控制，比如對開關(guān)及開關(guān)量的有效控制等，進而最大限度的提高電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)運行效率。在電氣控制自動化系統(tǒng)的順序控制實踐中，為最大限度的發(fā)揮PLC順序控制的作用，還需要對自動化系統(tǒng)進行必要的整合優(yōu)化，避免控制順序混亂。

（2）開關(guān)控制與控制模擬量

相對于傳統(tǒng)的開關(guān)量控制技術(shù)，PLC技術(shù)則表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的電磁性繼電器控制操作復(fù)雜，可靠性與穩(wěn)定性受到外界因素影響較大，而PLC則依靠計算機技術(shù)融合了通信技術(shù)與繼電器技術(shù)，實現(xiàn)對開關(guān)及開關(guān)量的自動控制。PLC技術(shù)在控制開關(guān)量時，虛擬繼電器的反應(yīng)時間極短，進而PLC對開關(guān)的控制反應(yīng)時間也可忽略不計，進而減少對機器的損害。PLC開關(guān)量邏輯的控制，既適用于單臺設(shè)備控制，也適用于自動化流水線。在實際生產(chǎn)中，會出現(xiàn)很多連續(xù)變化的物理模擬量，而PLC技術(shù)則可將這些模擬量實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換，確保編程器對模擬量實現(xiàn)處理。

（3）集中式控制與分散控制

集中式控制主要是利用了PLC技術(shù)強大的控制功能，在一臺功能強大的PLC監(jiān)視系統(tǒng)中對多個設(shè)備進行控制。在集中控制模式下，PLC監(jiān)視系統(tǒng)屬于“中央集中式”計算機控制體系，電氣系統(tǒng)中每個設(shè)備間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系與運行順序有中央PLC統(tǒng)一完成。集中式控制具有成本低、集中控制、經(jīng)濟實惠等優(yōu)點，但如果系統(tǒng)中某個程序需要改變，就需要停止中央PLC的控制，而其控制的整個系統(tǒng)也需要停止運行。

分散控制則是在整個電氣系統(tǒng)中，每個控制對象都有對應(yīng)的一臺PLC，每臺PLC間通過信號傳遞產(chǎn)生內(nèi)部響應(yīng)、發(fā)令或連鎖等，或由上位機通過數(shù)據(jù)通信總線完成通信任務(wù)。在分散控制模式下，每條生產(chǎn)線均有對應(yīng)的PLC控制，如果某條生產(chǎn)線或PLC停止工作，其他PLC不受影響。

（4）運動控制

在電氣自動化控制中，PLC能夠?qū)崿F(xiàn)對圓周運動或者直線運動的控制。在控制機構(gòu)的配置中，PLC的運動控制能夠采取專用運動控制模塊，實現(xiàn)對設(shè)備的專門控制，比如多軸位置的控制模塊、可驅(qū)動步進電機等。此外，PLC運動控制的應(yīng)用范圍也十分廣泛，比如機床、電梯、機械、機器人等，都可運用PLC技術(shù)實現(xiàn)運動控制。

（5）數(shù)據(jù)處理

PLC不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣自動化系統(tǒng)的智能控制，而且還能夠?qū)ο到y(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理。PLC在數(shù)據(jù)處理過程中擁有多項功能，比如數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送、排序、查表以及操作等，在這個過程中，PLC還能夠?qū)?shù)據(jù)進行采集、分析與處理。PLC采集的系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠通過通信功能傳輸?shù)街悄苎b置，或打印成表。

3.PLC在電器控制中的應(yīng)用趨勢

從目前PLC技術(shù)在電氣控制系統(tǒng)中的實踐運用來看，其能夠?qū)崿F(xiàn)眾多控制功能，比如自動控制、位置檢測、速度控制、安全與保護等。在電氣自動化設(shè)備切換控制、開關(guān)量控制、閉環(huán)控制、調(diào)速器控制、順序控制中，PLC技術(shù)均發(fā)揮了巨大的作用。在未來的發(fā)展中，可編程控制器（PLC）經(jīng)過不斷的研究改良，以及新功能的研發(fā)，其應(yīng)用電氣控制中后，電氣設(shè)備產(chǎn)品的功能也會日趨完善。并且隨著電氣控制領(lǐng)域?qū)﹄姎庠O(shè)備要求的多樣化發(fā)展，PLC種類與規(guī)格也會越來越齊全。未來PLC技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用發(fā)展方向，將會是通訊工具的完整以及操作界面的便捷化和人性化，甚至自動化控制的核心技術(shù)也可以運用編程控制器來決定。