PLC自動化在電氣控制中的應用

周寶生

(蘇潤實業集團有限公司，江蘇 南通 226000)

1 PLC技術特征

PLC技術具有如下典型特征：一是結構大型化或小型化。PLC編程控制器結構有大型和小型之分，其中，小型 PLC功耗低、體積小、安裝簡便，在電氣自動化控制領域應用廣泛；而大型PLC容量大、運行效率高、功能更豐富多元，在實際應用中，可依循設計需求選擇最佳型號，以滿足規模化、智能化生產要求。二是操作簡便。PLC編程控制器簡單、直觀，可通過編程、編譯圖號直接表達，與繼電器電路系統具有相似性，因而更易被理解，編寫方式也更易掌握，只需少量邏輯控制即可完成自動化控制操作，因而在電氣控制領域具有深刻的應用。三是抗干擾性強。PLC結構特點使其更適用于大規模集成電路系統，有助于電路系統內部的高效管理，在電路系統工作中，PLC強大的抗干擾性能極大地增強了集成電路系統的運行穩定性，提高了電流系統的故障診斷水平，對電氣設備、電路等進行有效保護。如設備故障時可通過觸發報警系統連接遠程PLC系統，通過其抗干擾能力解決復雜的電氣故障干擾問題，提高編程軟件的應用與自動化操作水平。四是維護簡便。PLC技術采用邏輯設計方法，替代了傳統的線接邏輯設計方法，因而應用過程中可有效減少設備外形線，縮短了系統設計時間，提升了設計效率，為電氣系統后續運行服務、系統程序編寫的更改提供了技術支持，也有助于及時發現故障，提高系統維護效率。

2 PLC自動化在電氣控制中的具體應用

2.1 順序控制應用

在電氣控制領域，PLC的重要應用之一是通過順序控制實現精準聯鎖控制，其能夠強化繼電器硬件邏輯電路的順序，使電氣控制依循既定順序進行運行，實現靈活化、高效化控制，提升系統運行的可靠性、穩定性。具體而言，基于PLC的順序控制編程方法很多，如起保停法、置位與復位、SCR指令等，設計過程主要是將某個生產過程依循其內部狀態、執行動作時間上的先后順序分為若干階段，在輸入信號的作用下使各階段依循生產工藝預先設定的動作自動有序地執行。為了實現順序控制，需要利用移位、比較、傳送指令相結合的方式輸入信號，雖然實現該目的的方法很多，但實踐顯示，指令的靈活運用有助于簡化順序控制的設計方案，減少程序對PLC中CPU的占用容量，有效縮減程序掃描周期，也便于后續工藝的修改，極大地提升了效率。值得注意的是，在順序控制過程中需要以定時器為中間控制環節，用以實現電氣控制系統的自動化。通常而言，定時器設定值在編程過程中已經設定，若被控對象的生產工藝變化，需重新設定參數。

2.2 開關量控制應用

傳統電氣自動化控制系統采用的是電磁接觸器控制方式，雖然此種繼電器較其它繼電器更簡便省力，但極易引發觸電問題，存在極大的安全風險，無益于電氣自動化控制系統運行的穩定性與可靠性，加上電磁繼電器外接線較為復雜，導致安裝與后期運行維護工作難度大。PLC技術的應用打破了電磁繼電器的弊端，其通過虛擬繼電器成功解決了反應時間、返回量等問題，具有顯著的應用優勢。在開關控制系統中，PLC可利用開關量、開關模塊輸出點取代原有開關觸點，以此規避傳統開關觸點的弊端，提升系統開關量控制效果。同時，PLC可實現工藝控制流程的有效編碼，強化控制系統的邏輯性，保障了多個及組合類型的機床、生產線的有序啟停。

2.3 閉環控制應用

在電氣自動化控制過程中極易產生大量非固定量，為避免此類問題，需對非固定量進行控制，以保障可編程儀器對模擬量的有效控制，而PLC技術的應用可對閉環控制系統運行情況進行監控，以及時解決電氣控制工程中存在的問題。對于閉環控制而言，其啟動方式包括3種，即自動化啟動、現場控制箱手動啟動、機旁屏手動啟動，泵機啟動主要依賴于PLC自動化啟動，PLC還可依循泵機運行情況加以調節；機旁屏手動啟動適用于現場設備的開關調試，需要操作人員結合泵機運行時間加以調整，將泵機運行時間控制在合理范圍內，以防長時間、高強度運行導致設備受損，在機旁屏手動啟動時需將控制開關調至手動位置。當前，電氣領域最廣泛的控制方式是將PLC與常規控制有機結合，以最大限度地保障泵機處于安全的回路中，避免PLC故障而影響泵機的安全運行。PLC自動化控制系統涉及電子調節、轉速測量、電液執行等多個單元，負責保證調節器在電氣控制系統中的有效運行，結合調制解調器運行規律明確實際轉速要求，并完成實際操控。

2.4 其它應用

除了順序控制應用、開關量控制應用、閉環控制應用，PLC在電氣控制其它領域也有諸多應用：一是控制模擬量，在工業生產中會面臨諸多連續變化的物理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力等，在PLC技術的支持下，此類模擬量可由數字量間D/A轉換與A/D轉換實現，確保PLC對模擬量的分析和處理。二是分散、集中式控制應用，在分散控制領域，各控制對象均需設置一臺PLC，通過其相互間的信號傳送產生內部響應指令或連鎖，也可由上位機利用數據通信總線實現通信任務分散控制，生產線間有數據相連，每個控制對象均由其自身PLC系統控制，即使某一PLC停止運行，也不會影響其它生產線的通信過程；而在集中式控制領域，生產系統多個設備均由一臺功能強大的PLC監控，形成“中央集中式”的控制體系，各設備間連鎖、聯絡與運行順序均由中央PLC統一調度完成，極大地降低了運行成本，但若需要調整某個控制對象的程序，則需停止中央PLC運行。三是運動控制應用，PLC技術還可對圓周運動、直線運動進行控制，通過多軸位置控制模塊、可驅動步進電機等模塊即可應用于機器人、機械自動化、電梯、機床等多個領域。

3 結語

隨著電氣設備系統應用時間的增加，機械設備會受各種因素的影響、線路也會出現老化，這極易引發PLC控制或動作執行出錯，導致指令難以傳達，終端系統運行有誤。為了提高PLC技術在電氣控制中的應用效果，必須進一步完善PLC應用的可靠性與安全性，以持續穩步地提升電氣自動化控制水平。