電氣自動化中PLC技術(shù)的應用

胡克

摘要：電氣自動化是工業(yè)自動化的重要組成部分，也是工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的一項重要技術(shù)，是一個國家現(xiàn)代化發(fā)展的重要標志，可以說電氣自動化水平代表著一個國家的工業(yè)發(fā)展水平。隨著電氣自動化的快速發(fā)展，各種先進的科學技術(shù)開始全面用于電氣自動化當中。PLC技術(shù)是基于計算機技術(shù)而產(chǎn)生的一種可編程控制器，是智能控制技術(shù)的一種，這種技術(shù)已開始應用到電氣自動化當中，并且顯著提高了電氣自動化水平。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；PLC技術(shù)；應用

1、電氣自動化與PLC技術(shù)概念

1.1電氣自動化

電氣自動化主要是指研究與電氣工程相關(guān)的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、實驗分析、研制開發(fā)及電子和計算機等領(lǐng)域的一門科學。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和各種科學技術(shù)的運用，我國的電氣自動化走上了快速發(fā)展的道路，電氣自動化水平不斷提高。

目前，電氣自動化已運用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，并且已在電氣自動化中融入了嵌入式網(wǎng)絡通信技術(shù)等，收到了良好的效果。尤其是PLC技術(shù)的應用，顯著提升了電氣自動化的靈活性和控制性，大大拓展了其應用領(lǐng)域和應用范圍。

1.2 PLC技術(shù)

PLC技術(shù)是可編程控制器的簡稱，它雖然本身屬于計算機技術(shù)，卻是為工業(yè)控制應用專門設計制造的一種控制器。早期的可編程控制器又被稱為可編程邏輯控制器，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和PLC本身的逐漸成熟，現(xiàn)在所使用的PLC已遠遠超出了邏輯控制的范圍，不過習慣上仍稱為PLC。

PLC的控制原理主要分為三個步驟，即輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。在輸入階段，PLC利用數(shù)據(jù)掃描器一次讀入所有的輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)并存在PLC的I/O映像區(qū)內(nèi)。然后按照由上到下的基本順序掃描用戶程序，一般呈現(xiàn)出一個梯形圖，掃描完成后進行邏輯運算，根據(jù)運算的結(jié)果刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應的位狀態(tài)。掃描用戶程序以后，就進入輸出刷新階段，控制器中的CPU向系統(tǒng)發(fā)出指令，按I/O映像區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，在經(jīng)過輸出電路驅(qū)動外設，達到控制電器系統(tǒng)的目的。

2、PLC技術(shù)的電氣自動化應用

2.1中央空調(diào)中的應用

中央空調(diào)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活有著密切的關(guān)系，無論是在工業(yè)生產(chǎn)中，還是在城市居民的日常生活中，都是不可缺少的一種工業(yè)系統(tǒng)。例如，在一些對溫度要求比較高的電子企業(yè)中，中央空調(diào)是車間生產(chǎn)的必備設備，一般要借助中央空調(diào)來穩(wěn)定車間內(nèi)的溫度。

目前，中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的控制方式主要有三種，即早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器及可編程序控制器控制系統(tǒng)。其中，PLC控制系統(tǒng)不僅智能化水平較高且具有良好的抗干擾能力，對控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也沒有硬性的要求，運行的可靠性大大提高，使用和維護起來也很方便，目前已成為中央空調(diào)中應用最廣泛的控制系統(tǒng)。

2.2順序控制中的應用

順序控制通常是由現(xiàn)場傳感器、I/O站與主站層等三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的，其中，主站層是由人機接口與PLC控制器共同組成的并設置于整個系統(tǒng)集控室中。在集控室當中，其主要是由PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)所構(gòu)成的，具有自動控制功能，不過也需要手動操作，對帶聯(lián)鎖與解除聯(lián)鎖進行控制。

主站層與I/O站間是通過光纖總線進行連接的，I/O站和現(xiàn)場傳感器間是通過二次控制的電纜進行連接的。整個系統(tǒng)的程序是由多個功能模塊與一個主程序的功能模塊所組成的。企業(yè)工作人員能夠在控制室中，通過PLC遠程站完善系統(tǒng)功能，對其整個設備系統(tǒng)的運行工況進行控制與監(jiān)視，可有效地實現(xiàn)整個鋼廠系統(tǒng)的自動控制，甚至可實現(xiàn)無人值班，有效地提高了整個鋼廠系統(tǒng)生產(chǎn)的可靠性與生產(chǎn)效率。

2.3公路交通系統(tǒng)中的應用

隨著城市的快速發(fā)展，公路交通系統(tǒng)在很大程度上決定了城市的秩序，尤其是交通秩序，立交橋等城市交通系統(tǒng)的復雜化，使交通信號燈的控制更加困難。傳統(tǒng)的交通信號燈的控制方式已不適應公路交通系統(tǒng)快速發(fā)展的需要，現(xiàn)在很多城市將PLC技術(shù)應用到交通信號燈系統(tǒng)設計中，形成了PLC型交通信號燈控制器，對交通信號燈的控制能力大大增加，使其對城市發(fā)展的適應力能力明顯地提高。

PLC控制器對外部環(huán)境的適應力很強且內(nèi)部具有豐富的定時器資源，對城市交通發(fā)展中常用的“漸進式”信號燈能夠進行精確的控制，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)對岔路口的控制。目前，國內(nèi)使用的PLC交通信號燈控制系統(tǒng)在內(nèi)部具有實時時鐘，通過PLC編程控制可以對交通信號進行全天候的無人管理。由于PLC控制器自身具有聯(lián)網(wǎng)通訊的功能，這樣就能夠幫助交通部門對各個信號燈進行局域網(wǎng)式的統(tǒng)一調(diào)度和管理，最大程度地縮小車輛信號燈的等候時間，從而更加科學地對城市交通進行管理。

2.4開關(guān)量控制中的應用

隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，基于PLC技術(shù)的電氣自動化系統(tǒng)被廣泛應用在工業(yè)領(lǐng)域例如鋼鐵企業(yè)系統(tǒng)中的開關(guān)量控制與順序控制。鋼鐵企業(yè)的原控制系統(tǒng)多采用電磁型的繼電器作為主要元件，不過此類控制系統(tǒng)因繼電器中含大量的電磁設備，其觸點比較多，眾多機械觸點降低了設備運行的可靠性，并且存在接線復雜及使用壽命低等問題，體積大占用了較大空間。

目前，PLC技術(shù)的應用對開關(guān)量控制中的諸多問題進行了解決，尤其是PLC可靠性很高，控制斷路器可靠性也很高，有效保證了鋼廠開關(guān)設備的安全運行，控制高壓斷路器可以很好地執(zhí)行正常手動分、合閘的操作，給出相應的指示信號；在其不能正常操作的時候，也可給出相應的指示信號；在正常分、合閘結(jié)束后，可自動地切斷分、合閘間的回路；在事故發(fā)生時，其可以自動分閘，發(fā)出事故音響或者閃光信號，并具有閉鎖功能。鋼鐵企業(yè)采取PLC技術(shù)控制后，對二次接線進行了簡化，原繁瑣邏輯電路與二次接線被PLC技術(shù)元件代替，原硬件參數(shù)調(diào)整由程序參數(shù)來設定，編制好符合相關(guān)要求的控制程序即可。

2.5數(shù)控系統(tǒng)中的應用

隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已成為工業(yè)生產(chǎn)中一種不可缺少的技術(shù)，而數(shù)控技術(shù)的實現(xiàn)與PLC應用有著密切的關(guān)系。目前常見的數(shù)控系統(tǒng)主要有三種，即點位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控系統(tǒng)主要用于機械加工，其中點位控制一般用于孔加工機床，一般不考慮加工物體的運動軌跡，移動過程中一般不進行加工。

數(shù)控系統(tǒng)的實現(xiàn)主要有兩種方式，即全功能數(shù)控裝置和單板機控制，這兩種控制系統(tǒng)雖都應用了PLC，但功能和應用范圍上有很大區(qū)別。全功能數(shù)控裝置的功能非常完善，但價格非常昂貴，對一些企業(yè)來說這種裝置的許多功能完全是多余的。為滿足一般企業(yè)的發(fā)展需要，市場上出現(xiàn)了基于PLC的單板機數(shù)據(jù)系統(tǒng)，其是為解決傳統(tǒng)單片機中長期存在的設計硬件電路、接口電路、驅(qū)動電路和抗干擾問題，不僅能根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整機床功能，還能根據(jù)技術(shù)進步對機床功能進行升級，提高了企業(yè)經(jīng)營管理的靈活性。

3、結(jié)語

在電氣自動化當中，PLC技術(shù)因其很強的抗干擾性、高可靠性與操作簡單等優(yōu)點，獲得了廣闊的應用前景。為進一步拓展PLC技術(shù)的應用范圍，滿足不同的工業(yè)控制場合，我們還需要加強科研投入力度來提高完善PLC技術(shù)，為工業(yè)發(fā)展提供更為先進科學的電氣自動化設備。

參考文獻：

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