電氣自動化設備中PLC控制系統的應用研究

王文魁

[摘? ? 要 ]PLC自動控制系統主要依托現代化信息技術而產生的，因此將其充分應用于電氣自動化設備中，不僅能顯著改善傳統自動化控制系統存在的諸多問題，而且還能夠在運行與調試過程中發揮舉足輕重的作用。本文主要分析電氣自動化設備中PLC控制系統的應用。

[關鍵詞]電氣自動化;PLC控制系統;應用

[中圖分類號]TP273 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）08–00–03

Application of PLC Control System in Electrical Automation Equipment

Wang Wen-kui

[Abstract]PLC automatic control system is mainly based on modern information technology， so its full application in electrical automation equipment can not only significantly improve many problems existing in traditional automatic control system， but also play a light role in operation and debugging. This paper mainly analyzes the application of PLC control system in electrical automation equipment.

[Keywords]electrical automation; PLC control system; application

PLC控制系統，最早被應用在汽車生產之中，可以算作是微型處理器，為提升汽車產量與新生產設備研究水平中奠定了重要基礎。當前，該控制系統愈來愈成熟，在很多領域都得到了充分運用。

1 PLC控制系統概述

1.1 PLC控制系統含義

PLC控制系統，即專門為工業生產而設計的可編程序控制器，采用可編程存儲器進行控制，通常也稱之為一種基于數字運算操作的電子裝置。PLC控制系統在整個工業控制中處于核心地位，主要通過對原繼電器控制原理進行模仿而發展來的。PLC控制系統本身具有一定開放性，可以對計算機控制、數字通信、智能傳感等進行充分利用，因此在當代電氣自動化設備中處于顯著地位。

1.2 PLC控制器特點

具體而言，PLC控制器具有性價比較高的特點。在整個控制器內部，能夠為用戶提供可以大量使用的編程元件，這些元件的控制功能比較強并可以比較容易地實現分散控制和集中管理;抗干擾能力強。將PLC控制器進行有效利用，只可以通過少數輸入/輸出相關硬件元件就能促進系統的良好運行，使得觸點接觸不良的故障問題得到迎刃而解;編程簡單。PLC系統具有開發周期短且使用便捷等特征，該系統可以不利用計算機知識就可以容易實現，調試安裝也非常容易，使得實際應用工作量得到大大降低。

2 電氣自動化設備中PLC控制系統特征

2.1 效率較高

在電氣自動化設備中，PLC系統使用繼電器作為核心結構，該設備屬于電控制器件。相較于傳統設備，該繼電器結構可以不通過導線進行工作。如繼電器在工作時，既可以完全不考慮結構中節點的變位時間也可以將返回系數一概忽略，促使數據處理變得更加簡單，因此系統應用效率自然較高。

2.2 操作便捷

將PLC控制系統應用在電氣自動化設備中，監測控制人員時，可以遵循系統傳遞出的簡易指令進行操作，既使得工作人員操作難度大大降低又確保設備能夠正常運行，促使控制人員的工作效率得到大大提高。

2.3 安全性更高

PLC控制系統一旦運用在電氣自動化設備中，可以使設備對抗外界干擾的能力得到迅速提升。如設備在某些情形下不得不在復雜工作環境進行運作，即便這樣設備也能夠不受到任何外界干擾，使得設備的可靠性與安全性得到顯著提高。

3 電氣自動化設備中PLC控制系統的具體應用

3.1 在順序控制中的應用

相較于傳統生產設備，電氣自動化設備勢必會增加一定的生產成本壓力，因為在運行期間消耗的電力資源較多。但是，將PLC控制系統應用在電氣自動化設備中，不但可充分改善耗電量較大的問題，還可以有效控制設備開關量從而避免不必要的電力浪費。

首先，現代企業在實際生產活動中，將PLC控制系統應用于電氣自動化設備中，很容易就實現在整個生產過程中對電氣自動化設備的單向性控制。在此基礎上，還使得設備自我控制能力得到顯著提高且資源消耗量得到大大降低，促使電氣自動化設備能夠在更復雜的控制任務中實現運行目的，從而有效提高設備的控制效率。

然后，將系統應用在工程實踐領域中，可以將開關量作為主要控制對象。然后對繼電器的控制元件進行一定改進，使控制靈敏性得以顯著提高并使自動控制體現出順序性，最大限度地避免傳統控制方式中控制順序混亂、控制質量差等問題。例如，可以將PLC控制系統應用在人機接遠程站點和主站層之間，可以先優化現場傳感器的站點控制，之后對設備運行通過PLC控制盒進行有效自動化控制，這樣設備運行效率就可以得到顯著提升。

3.2 在閉環控制中的應用

在電氣自動化設備中應用PLC控制系統，可以實現對設備的閉環控制。

如在所有泵類控制系統中，電機有旁手動啟動、自動啟動、現場控制箱啟動等多種啟動方式，而應用PLC控制系統可以進行有效干預。在上述情形下，設備可以充分依據泵的實際工作情況合理選擇出最佳控制方法，這樣既保證泵電機穩定性的運行狀態又可以使得系統生產效率得到較大控制，同時也能簡化控制動作各項操作。

3.3 在開關量控制中的應用

對于傳統電氣自動化設備而言，在執行控制動作時經常使用磁性繼電器。然而，這種控制方法操作比較復雜，而且還涉及控制系統中的很多觸點，很容易對系統的安全性與可靠性產生極大不良影響。而運用PLC控制系統，可以有效實現對開關量的控制。

如將軟繼電器裝置方式應用在PLC控制系統中，從而實現對電氣自動化設備開關量的控制。這種方法既可以較大力度地優化自動控制過程又可以顯著提高整個自動化設備操作系統的安全性，最終達到減少開關使用量的目的。如在電氣自動化設備中增加PLC控制系統，并將其應用在工業運輸領域，在運輸機上裝設電動機，這樣運輸量就能得到較大程度的提高。同時，還可將相應運輸機優先開啟，對其他運輸機開啟指令進行操作時可以遵循預設順序完成。最后，在結束運輸任務后，將開關反向關閉，使得運輸效率在PLC控制技術下得到顯著提升。

3.4 在自動切換控制中的應用

具體而言，PLC控制系統不僅能對電氣自動化設備實現自動投切操作功能，還可以針對其他相關控制要求在滿足設備運行期間具體工況的過程中，逐步使設備的綜合性能得到鞏固。

將自動投入裝置引入到PLC控制系統備用電源中，可以通過自動控制程序段實現自動切換控制的目的，也可以對設備正常運行狀態下的信號數據進行充分借鑒，在此基礎上提供備用電源啟動開關開閉動作的有效切換依據，從而使得PLC控制系統操作性能得到顯著性提升。

3.5 在制藥設備中的應用

就我國制藥行業而言，在整個生產過程中，不僅對工藝流程要求非常嚴格而且還要求能夠有效控制車間工藝。因此，就可以充分發揮PLC控制系統的有效作用，使得其在整個制藥設備中靈活應用。

①可以將該系統運用在藥品制胚過程中。利用該系統合理控制炮筒按照既定操作程序，并且調節注塑機模具在生產中的運行狀況，還可以對機械手取胚的前后運行情況進行相應控制。經過上述操作之后，就可以在模具中取出已經制作完成好的瓶胚。②再利用該系統在進行吹瓶時促使瓶胚保持自動上吊環、自動焊接吊環等運行在軌道中，還可以對瓶胚在燈箱內加熱的整個過程進行良好控制，一旦加熱好瓶胚之后，控制系統還可以將其在模具內進行傳動后實現吹瓶操作。在接下來的配藥過程中，該系統還可以對配藥機進行精準控制，促使其能夠嚴格遵循藥方實現整個取藥過程。該系統在當前模塊化編程技術中運用的相當廣泛，不僅可以使初始化過程變得極其簡化還可以提升整個運行的穩定性。③在為藥瓶灌裝藥品時，該系統可以對所有實時參數通過事先設定的洗灌封機組進行有效監視，促使整個灌裝液位控制在恒定范圍內，對整個生產過程中的壓力以及溫度等實現全程閉環控制。然后進行滅菌，系統在這個環節中發揮出了最大優點，通常使用水浴式濕熱滅菌的方式。雖然整個滅菌過程比較復雜，但是應用該技術可以使相應模塊得到最大化擴展，并促使外部模擬信號轉變為數字信號，再對整個滅菌過程通過控制系統的邏輯進行計算，使得整個控制結果能夠有效測定整個過程曲線。④在對藥品檢漏與包裝環節，該控制系統先對執行機構施加一定壓力進行控制，而后采用光電感形成的光源信號檢測瓶子，假如瓶子質量與相關要求不相符合就會被剔除掉。在最終的包裝環節中，技術工人還可以利用該控制系統實現自動化包裝技能，可以說在整個密封設備和排風設備以及蠕動電機等方面完全實現了全封閉的操作，保證整個包裝環節能夠在潔凈舒適的環境中進行。

3.6 在供水中的應用

在我國自來水廠的自動控制系統中，主要包括變頻恒壓供水控制與水源地水泵工作控制。而選擇PLC控制系統對整個操作實施有效監控，可以充分發揮其作用。

①通過該系統對整個供水輸入量進行控制，在此基礎上有效把控其精度與可靠性。②有效檢測整個供水系統輸入狀態，在此基礎上計算從外界輸入的數據，再將相應控制量進行輸出。接下來，變頻器作為重要后續控制單元，有效控制供水系統中的終端設備，然后使該設備的變頻器調速與多段調速等符合相關要求。③水泵就成為整個供水系統的重要執行機構，通過該系統中的變頻器對電動機的轉速進行精準控制，通過控制來決定最后水流量的實際大小。如我國不同地區水資源并不相同，依據不同系統的控制功能要求，對部分城市的供水情況需要嚴格遵循可靠性與經濟性進行充分考慮，某個地方人口較多就需要提供較大的用水量，某個地方地廣人稀所需用水量必然較少。同時，在我國大部分城市的供水系統中，有非常多的輸入端口和輸出端口，在實際控制過程中系統需要充分結合變頻器進行科學合理的設計。在實際應用中，相關技術人員要根據實際情況選擇合適的軟件體系和硬件體系，并且在應用PLC控制系統時采用的是全封閉模式。

3.7 在自動分揀生產線中的應用

PLC控制系統還可以在整個自動分揀生產線中發揮重要作用，具體如下。

如自動分揀生產線基本上包括不帶復位的按下啟動按鈕、不帶復位的按下停止按鈕及帶復位的按下急停按鈕。在實際操作過程中，可以應用該系統控制按鈕自動啟動，在指定位置將送料氣缸放置其中，再讓電磁閥通電，從而推出倉內存放的相關零件，控制系統會在氣缸伸出至某個位置時控制電磁閥失電，這樣整個送料動作就順利完成。然后，控制系統通過皮帶啟動整個變頻器，通過有效檢測在皮帶上的顏色傳感器或金屬傳感器等，有效分開不同類型的零件;接下來，在固定槽內一旦出現了非金屬零件時，控制系統還會控制相應的氣缸將這些零件全部排出并推出來;最后，通過皮帶終端，所分解的金屬零件會順著終端到達最后的到位開關。這時，控制系統還會控制機械手進行上升，所上升的距離就是機械手的上限位，還可以控制機械手采用右移或下降操作對所需的金屬零件進行夾取，最后上升到上限位，順利完成對金屬零件的放置工作。當一個零件被放置好之后，控制系統就會控制送料氣缸產生相應動作，然后將下一個零件順利推出，進行相應的循環動作。

4 結束語

傳統電氣自動化技術在效率上存在一定的問題，而PLC技術首先在配置上擁有可視化圖形界面，能夠通過觸摸屏簡化操作，為操縱員帶來了極大的便捷，通過能夠通過遠程監控的方式，方便操縱員對現場的情況進行分析，本文通過分析PLC在實際工作中的應用，將其與傳統自動化技術進行對比，突出了PLC的優點，希望能夠對實際工作過程起到促進作用。

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