現代電氣控制及PLC應用技術分析

陳長鋒

（山東省棗莊市臺兒莊區職業中專，山東 臺兒莊 277400）

目前，社會各領域對自動化技術的需求量持續增長，需積極引入自動化技術升級與改革生產鏈條。對于現代社會發展，電氣生產與工作是關鍵性環節，通過自動化設計與管控電氣生產及電氣工程，可最大化地運用電氣工程技術，保障PLC技術應用更合理，也可在電氣工程技術運用中，實施自動化技術，以此來提高項目應用合理性。在電氣控制中應用PLC技術，可完成控制程序編程，且能夠綜合應用分析控制，以此來提高技術應用效果。

1 PLC 技術的應用原理和工作特點

PLC技術應用流程主要分為輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新3個階段，然后便是系統闡述。首先，輸入采樣環節則是系統通過全面掃描數據捕捉到基礎信息，且將其輸入到I/O 映像區中相應的單元內。其次，用戶執行與輸出刷新環節。然而在進入這兩個環節前，即便是輸入信息出現了變化，I/O映像區中相應單元中各種數據并未出現變化。所以，輸入脈沖信號寬度必須要超過一個掃描周期，如此才可確保輸入信息均能夠被讀取。接下來，用戶程序執行環節中，可編程邏輯控制器往往采取以上到下的順序依次地掃描用戶程序。每一個梯形圖掃描時，應先對左側控制線路進行重點掃描，再以先左后右、先上后下的順序綜合性、全面地邏輯運算控制線路，基于運算結果對線路狀態進行準確地判斷，且做出相對應的反應，則是執行輸出命令。最后，輸出刷新環節。掃描完用戶數據后，CPU基于I/O映像區狀態及全部輸出數據鎖存電路，對外設進行有效驅動，確保整個電氣控制系統能夠穩定、安全地運行。

2 PLC技術在電氣控制中的優勢分析

2.1 較強抗逆性

以PLC技術為基礎的集成電路的結構可靠性較強，可對報警器的集成進行全面監控，PLC技術自身具有較強的抗擾能力，再加上報警器，若在運行期間出現異常或故障便會立即預警。不同于繼電裝置，PLC在繁瑣工業環境中的適用性更強，且通過編寫針對性程序對外界設備進行有效監控與診斷，因此穩定性、安全性較高。

2.2 結構簡單

PLC技術進一步優化了傳統接線邏輯，且具有較高的集成性，利用各種符號與簡單接口將設定的參數充分表達出現，可操作性較強，也極易掌握相關應用技術，只需掌握簡單變成邏輯便可高效率使用PLC。另外，在PLC實際設計中應同系統結構相結合，對控制器體積進行合理調整，結構可靠且簡單。

2.3 模塊化語言

芯片編程模塊化特征較為明顯，可有效控制各種語言，在這一基礎上，編輯人員只需熟悉掌握程序語言便可完成編譯，無需投入大量時間學習變成語言。同時，PLC無需借助外接線便可連接終端，指令下達、傳輸速度加快，識別語言能力較強。

2.4 維護相對容易

存儲邏輯設計可積極簡化內外部結構，不僅結構簡單，而且還具有較高的反應靈敏度，咋子加上報警及診斷裝置，有助于順利完成維護工作。同時，由于PLC程序可迅速修改，為后期改造提供便捷條件，以此來有效控制檢測與維護所投入的成本。另外，在通信網絡中，其通信速率往往高于1Mbps，負荷則低于60%。

3 PLC技術在電氣自動化控制中的應用

3.1 在順序控制中的應用

在順序控制中運用PLC技術，可確保輸入控制模塊、CPU控制模塊、輸出控制模塊以及傳感器密切配合，從而構建成連續、完整地生產順序控制系統。例如，現行火電廠氣力輸灰系統還設置有上煤連鎖系統。值得注意的是，運用PLC技術，可使用現場傳感器、網絡化遠程控制順利地輸入數據信息，網絡連接現場各個工作站，借助工作站對電氣設備進行有效控制，擴大控制范圍，從而對現場設備進行有效控制，以此來提高系統運行的穩定性、安全性。如三相電動機順序控制中應用PLC技術，電動機M2控制電路與接觸器KM1線圈并接，同時與KM1自鎖觸頭串接，在電動機M1運行后，M2才能啟動，達到了順序控制的目的。

3.2 在閉環控制系統中的應用

在電氣工程伺服控制中運用PLC技術，可提高機械設備控制精準度。然后，再借助伺服電機、伺服控制器對多臺電動機進行有效控制，實現同步運行，如此便可妥善解決運動控制過程中遇到的各種難題，所以PLC技術運用十分廣泛。借助數字脈沖編碼器確定閉環控制器中伺服電機具體位置，如此可高效率地判斷與修正位置，保證機械穩定運行，提高控制精度，實現最佳的效果。PLC是一種全數字化系統，可積極調試系統，妥善處理穩態誤差、靜態誤差、動態誤差等情況，對系統調試過程中出現機械設備加工誤差進行積極修正，有效控制系統研發成本。

3.3 在機床電氣系統中的應用

目前，多軸聯動廣泛運用于機床數控中。但是，在傳統電氣控制系統中主要生產加工一些精度要求較低、結構較為簡單的零部件，而在加工生產密度要求高、結構復雜的零部件時需借助PLC技術。在加工生產中引入PLC技術，利用編碼器及編寫程序，有效控制聯動軸。目前，多軸聯動控制時依然存在加工精度、動態性能等問題，因此對控制系統中硬件設備要求日益嚴格，如數控設備中使用高位數CPU、高分辨率伺服、高速納米級插補運算。縱觀整個軟件，指令代碼是加工質量的有效保障。通過分組各種簡單指令，構建成輸入輸出參數的功能塊、精度補償、全過程仿真和標準件自動編程，以此來強化加工水平，從而漸漸發展成為精度更高的加工。多軸數控機床操作較為便捷，能夠為數控系統創設更廣闊的發展空間。

3.4 在工業機器人系統中的應用

在工業生產過程中，工業機器人的應用可大力提高工業生產質量與效率。程序員、管理人員基于產品生產質量要求，在PLC系統中輸入相對應的指令，以此來確保工業機器可穩定運行。同時，中央控制室可實時監控生產過程中各機器設備運行實際情況，并結合實際情況對工業機器人生產計劃相關參數進行合理調整。在生產過程中如果發現產品質量出現缺陷情況，應迅速停止生產，并積極修復故障，并采用PLC系統方針程序迅速發現故障，通過修正指令或重新輸入參數，能夠對系統進行有效修復，確保系統能夠穩定穩定，進一步提高產品生產質量與效率。在工業生產中運用工業機器人，不僅可提高生產效率，而且還提升了產品品質。

3.5 在數據控制中的應用

對于自動化工作而言，數據處理尤為關鍵，而PLC技術也是這樣。在PLC技術中，可利用簡單編程程序初步篩選出信息，全方位掃描設備內部梯形圖，從而獲取更多、更全面的設備信息，借助程序合理化處理信息，對操作步驟予以簡化，從而有利于提高PLC運行效率，有效化處理數據信息。目前我們正處于數字信息時代，數據安全性尤為關鍵，加強數據管理能夠高效率處理各種數據。對于數據控制而言，主要包括控制部分與被控制對象兩方面，利用控制程序合理采集相關數據，并由控制人員編制程序，借助數字統計方法合理控制數據。總之，在數據運行時，利用PLC技術可更合理地進行控制。

3.6 在開關量控制中的應用

隨著現代化數字技術的迅速發展，我國工業控制也隨之高速發展，且工業自動化水平也不斷地提升。對于電氣工程與自動控制而言，數字開關量較為重要。實踐活動中，工作人員可借助PLC技術對開關數量進行控制，并借助數字編程，提高開關數量控制的可靠性、穩定性。值得注意的是，在當前電氣工程及其自動化發展中，以往燈光控制已經無法迎合實際生產所需，難以進行自動保護，因此開關控制中應積極運用PLC技術。采用這一技術可有效控制生產機械的能耗，確保設備始終處于運行狀態，延長設備使用時間。同時，PLC技術能夠消除以往繼電氣設備，虛擬繼電氣予以替代，提高開關控制的精準度，對開關進行數字、遠程控制，避免開關控制影響電氣控制效果。另外，PLC技術可將開關控制中各種問題進行有效解決，避免相似錯誤反復出現，有利于電氣自動化控制。PLC技術高速特征較為明顯，能夠縮短控制及短期響應時間，從而最大化利用資源。利用PLC技術能夠避免出現短路情況，預防系統運行過程中出現設備無法正確使用引起的短路問題。在電氣工程自動化控制中，PLC技術應用還是存在一些不足指出，這時需全面分析其技術特征，并巧妙運用PLC技術，進一步提高切換系統控制效果。使用PLC技術對數控機床進行有效控制，把原有加工方式改變為一個集成系統，加快了加工效率，彌補傳統機床不足點，更高效地控制機床，且能夠獲取最優的基礎條件。引入PLC技術的機床可有效控制液壓、機械功能，為機床控制技術的運用奠定最佳基礎。例如，利用PLC技術控制運輸車，如圖1所示。其中，XO07、X010～X013分別為5個站點的行程開關；XO02～XO06分別為5個站點的呼叫按鈕開關；X001、X002分別對應于啟動按鈕開關與停止按鈕開關；Y001為電機的反轉繼電器，控制運輸小車的左行；Y001為電機的正轉繼電器，控制小車的右行。通過計算機指令控制內部繼電器的通斷，實現運輸小車的左行或者右行。

圖1 運輸小車PLC外部接線圖

3.7 在自動切換中應用

相比于傳統控制方法，電控系統運行故障較為嚴重，維護時需投入大量時間與精力處理故障。然而，故障處理風險較大，造成控制系統產生各種問題，損壞很多重要部件。合理運用PLC技術，可迅速發現與準確評估故障，便于工作人員迅速、準確地定位故障，并制定針對性有效地處理方案。所以，運用PLC技術可有效解決這一情況，確保系統穩定運行。而運用PLC技術，其可編程功能較強，且可輕松重寫加工程序。另外，電氣自動控制應用方面，可有效地提高電氣系統整體運行控制效率及穩定性。

4 結語

目前，電氣控制系統運用日益普及，相比于傳統控制系統，該技術具有較強的穩定性、實用性、便捷性等優勢。在電氣工程系統運行時，運用PLC技術有利于提高系統運行的效率、安全性與穩定性。所以，企業應應用PLC技術，進一步強化企業生產效率，促使其能夠在激烈的市場競爭中得以生存與發展。