PLC可編程控制技術在自動化電氣系統中的應用

基金項目：遼寧省教育科學“十四五”規劃2022年度立項課題；項目名稱：產教融合共同體視域下“雙師型”教師分類培養研究；項目編號：JG22EB272。遼寧省教育廳2021年度科學研究經費項目（面上項目）；項目名稱：高速列車用永磁同步電機直接轉矩控制系統；項目編號：LJKZ1300。

作者簡介：李壯（1984— ），男，副教授，碩士研究生；研究方向：鐵道供電，電氣自動化。

摘要：可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技術作為當前實現電氣自動化運行和控制的主要技術，被多個行業應用到實際生產過程當中，是當前自動化生產與加工的核心技術之一。因此，文章主要分析該技術在自動化電氣系統中的應用優勢和選型，通過細化內容的方式，完善研究的邏輯性和科學性，致使本次研究能夠具備一定的研究價值和可實施性，并且通過介紹具體應用的方式，突出研究的核心觀念，進一步體現出PLC可編程控制系統對于自動化電氣系統的重要性，從而得到技術是推動社會發展第一生產力的結論。

關鍵詞：PLC技術；自動化電氣系統；應用研究

中圖分類號：TM921.5；TP273" 文獻標志碼：A

0" 引言

隨著現代城市化與智慧化的發展和建設，當前各個領域相繼在前沿科學技術的支持下，不斷推進生產及管理自動化的智慧化發展，致使各項自動化控制技術成為行業發展的主要動力。而對于自動化電氣系統來說，PLC作為基礎技術，被廣泛地應用到多種電氣設備、系統、組成元件當中，進而開展PLC可編程控制技術在自動化電氣系統中的應用研究，對于自動化電氣系統的發展來說，具備較強的研究價值和意義，能夠在一定程度上起到推動的作用［1］。

1" PLC可編程控制技術的基本定義及運行方式

1.1" 基本定義

PLC是一種具有微處理器的數字電子設備，用于自動化控制的數字邏輯控制器，可以將控制指令隨時加載存儲器內存儲與運行。可編程控制器由內部CPU、指令及數據存儲器、輸入輸出單元、電源模塊、數字模擬等單元所模塊化組合而成。PLC可接收（輸入）及發送（輸出）多種類型的電氣或電子信號，并使用它們來控制或監督幾乎所有種類的機械與電氣系統。此外，目前工業上使用可編程邏輯控制器已經接近于一臺輕巧型計算機的構成，甚至已經出現集成個人計算機（采用嵌入式操作系統）與PLC結合架構的可編程自動化控制器（Programmable Automation Controller，PAC），能透過數字或模擬輸入/輸出模塊控制機器設備、制造處理流程及其他控制模塊的電子系統［2］。

1.2" 運行方式

PLC可編程控制技術的運行方式分為3個階段［3］，第一階段為輸入采樣，利用設備的圖像采集裝置，在循環采集和掃描過程中，讀取數據信息，之后將讀取的信息保存在I/O擴展單元中；第二階段為程序執行，PLC根據圖像采集和掃描的順序運行程序，從而完成既定程序和算法的識別，同時對數據信息以及系統狀態進行登記；第三階段為輸出刷新，完成上述第二階段后，搭載該技術的中央核心處理器，會根據程序的運行要求，對相關數據信息的輸出設備進行多面的操作，如運行狀態的優化和數據信息的更新，經過外部輸出設備接口，從而達到驅動設備的目的，如圖1所示。

2" PLC可編程控制技術在自動化電氣系統中選型

目前，我國生產的PLC可編程控制設備型號種類相對較多，所以在自動化電氣系統中應用PLC可編程控制技術時，需要按照電氣設備的特點及工藝要求進行挑選，才能保證此項技術的效用得到全面發揮［4］。因此，PLC可編程控制技術在自動化電氣系統中選型需要遵循以下5項原則：（1）確定PLC機型，致使使用者可以按照自身的使用需求，進行內部模塊的設置與選擇；（2）估算輸入/輸出I/O點數，有效預防的其他因素在考慮不到的情況下或者進行后期設計微調時，點數需超過實際應用數量的15%；（3）估算PLC存儲容量，利用基本程序容量，選擇與之對應的PLC設備型號；（4）選擇模擬量輸入/輸出模塊，按照相關標準的劃分，在實際選擇時，根據使用者或應用場景的需求進行，如表1所示；（5）選擇PLC通信功能，由于多種PLC設備支持多種通信協議，所以需要按照使用者或使用場景的實際使用需求，挑選適合的通信協議，使其與PLC的通信協議相同。

3" PLC可編程控制技術在自動化電氣系統中具體應用

以PLC可編程控制技術在數控鉆床控制系統中的自動控制程序設計為例，闡述PLC可編程控制" 技術在自動化電氣系統中的具體應用［5］，內容如下。

在電氣系統進行自動操作時，假若系統對應的生產線全部滿足初始條件，那么當按下啟動按鈕后，自動化程序就會開始運行，從而實現自動化生產。由于在數控鉆床控制系統中的上機位運行時，初始化脈沖（M8002），PLC工作是在開始瞬間接通一個掃描時間。在觸摸屏切換開關按鈕旋轉到自動時，M2被接通，它的常閉觸點斷開，這樣就不會執行語句［CJ P0］，即程序不會跳轉，連續執行自動程序；相反，執行語句［CJ P0］，跳過自動程序，如圖2所示。

由圖2（B）可知，在滿足自動條件的轉換開關后，自動程序就會啟動。按下啟動按鈕（M0），計時器（T1）也開始計時，當2s到時，條件滿足轉移到下一狀態，步進電機驅動鉆頭主軸開始下降，鉆頭下降的距離由脈沖輸出指令FLSY控制，“X012”是Z軸負方向移動的限位開關，如果下降的距離達到限位行程開關，系統會自動停止主軸的下降。

此外，鉆頭上升的自動化控制程序，相較于下降的控制程序來說，復雜程度相對較高，如圖3所示。

由圖3可知，當圖中的“X011”接通后，“Y002”電源接通，步進電機進行反轉狀態運行，致使鉆頭主軸開始出現上升的運動；當“Y000”開始輸出頻率達到1 000 Hz脈沖時，其數目寄存器（D0）的數量確定。數據寄存器（D）為計數器（C0）的設定值，從而計算出進給孔的次數。

4" 結語

本文闡述了PLC可編程控制技術在自動化電氣系統中的應用研究，首先介紹了PLC可編程控制技術的基本定義及運行方式，為本次研究提供理論支持和研究方向；其次介紹了PLC可編程控制技術在自動化電氣系統中選型，細化本次研究的核心內容，完善本次研究；最后提出了PLC可編程控制技術在自動化電氣系統中的具體應用。

參考文獻

［1］陳長鋒.現代電氣控制及PLC應用技術分析［J］.中國設備工程，2022（18）：186-188.

［2］劉日晨.淺析可編程控制器在電氣自動化控制系統中的應用［J］.模型世界，2022（12）：1-3.

［3］閆雪剛.電氣自動化控制系統中PLC技術的應用研究［J］.裝飾裝修天地，2019（19）：375.

［4］楊琳.電氣自動化工程中PLC的應用探究［J］.科學與信息化，2021（10）：80.

［5］王麗花.PLC技術在電氣自動化系統中的應用研究［J］.百科論壇電子雜志，2020（10）：1845-1846.

（編輯" 王永超）

Application of PLC programmable control technology in automatic electrical system

Li" Zhuang

（Liaoning Railway Vocational and Technical College， Jinzhou 121000， China）

Abstract：" PLC programmable control technology as the main technology to realize the current electrical automation operation and control of the main， in the practical application process， is applied to a number of industries in the actual production process， and is one of the core technologies of the current automatic production and processing. This research mainly analyzes the technology used in the automation electrical system application advantages and selection. Through the way of detailed content， to improve the logical and scientific， the research can have certain research value and implementation， and through the introduction of specific application， highlight the core idea of this study， which further reflects the importance of PLC programmable control system for automation electrical system. To get the technology is to promote the development of the first productive forces.

Key words： PLC technology; automatic electrical system; application research