淺談PLC技術在電氣自動化中的應用

田密

【摘要】電氣自動化在國民經濟發(fā)展中占有基礎性地位，在經濟發(fā)展中發(fā)輝著重要作用。在電氣自動化控制方面PLC的應用較為廣泛，而且所發(fā)揮的作用也極大，它是種類繁多的自動化控制設備的基礎，能夠為它們提供可靠的控制應用解決方案，它不僅具有編程簡單、組合靈活、維修方面等多種優(yōu)點，能夠滿足自動化電氣等企業(yè)的需要，而且其成本較低，隨著科技的不斷發(fā)展其應用范圍也逐漸擴大，具有很好的應用前景。

【關鍵詞】PLC;電氣自動化;應用;前景

1.概念及原理

1.1 電氣自動化概念

電氣自動化是研究與電氣工程相關的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、實驗分析、研制開發(fā)以及電子與計算機等領域的一門科學。

在我國解放后便開始對電氣自動化進行深入研究，并且開始設立本科專業(yè)。進入新世紀隨著電力電子技術、微電子技術的迅猛發(fā)展。使其發(fā)展日趨多元化。尤其是結合了目前嵌入式、網絡、通信等技術后電氣自動化已出現(xiàn)在我們身邊的各個領域。

1.2 PLC即可編程控制器原理

其原理主要是采用可編程序的存儲器，不僅能夠為其內部存儲執(zhí)行順序控制、邏輯運算、計數(shù)、定時、運算等操作指令，還能夠通過模擬式和數(shù)字式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。在工業(yè)自動化控制方面應用PLC技術設計時，需要符合易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成整體、易于擴充功能的原則。我國的PLC技術還不算強大，但我國的PLC應用范圍較廣，而且應用的種類也較多涵蓋了世界的所有PLC品牌。我國的PLC可以分為巨型、大型、中型、小型、微型幾個級別。

1.3 PLC工作原理

1.3.1 循環(huán)掃描

PLC采用了一種不同于普通微型電腦的運行方式——循環(huán)掃描方式。PLC運行整個用戶程序的時間——掃描周期——小于100ms。

1.3.2 建立I/O映像區(qū)

PLC在輸入輸出操作上采用定時采樣、定時輸出的方式。即在一個掃描周期的固定時刻（一般在掃描周期的開始或結束）采樣所有的輸入點，采樣結果存入RAM中一個區(qū)域（輸入映像區(qū)）。這樣在執(zhí)行程序時，所需的現(xiàn)場信息全部從輸入映像區(qū)中取用，不直接從現(xiàn)場取樣。同樣控制信息輸出也不是采取生成一個就輸出一個的方法，而是先將它們存放在RAM中的一個區(qū)域（輸出映像區(qū)），掃描周期結束時再將輸出映像區(qū)中控制信息集中輸出。通過建立I/O映像區(qū)，使PLC成為一個真正的數(shù)字采樣控制系統(tǒng);雖然PLC不可能隨時根據現(xiàn)場輸入實時控制現(xiàn)場輸出狀態(tài)，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統(tǒng)應該完全符合實際系統(tǒng)的需要。

1.3.3 特殊功能模板

由于PLC在掃描周期方面限制了用戶程序的長度，這對于一般的數(shù)字量控制應該不成問題。但實際的生產過程對PLC提出了更多得要求：模擬量處理、閉環(huán)控制、網絡通信、高速I/O等。對于模擬量輸入輸出以及簡單的控制，一般是利用PLC的主CPU和一定的硬件支持，通過相應的軟件來實現(xiàn);其它情況由于牽涉到比較的計算量和CPU運算時間，以及PLC掃描周期的限制，一般采用自帶CPU的專用模板，由模板系統(tǒng)軟件完成相應的控制任務。這樣，這些模板與PLC主CPU并行工作，兩者之間通過總線接口進行聯(lián)係，主CPU定期向模板發(fā)送命令，模板也定期將自身的狀態(tài)信息發(fā)送給主CPU。

2.應用

生產現(xiàn)場的單機設備上，其種類繁多。由于PLC在設計中采用了抗干擾和精選元件措施，使其適應能力較強，能夠適應工業(yè)中的惡劣環(huán)境，而且還具其可靠性高、穩(wěn)定性強，所以在工業(yè)中應用時不需要采取其它特殊的保護措施。其主要應用于電氣控制設備中，原因在于PLC內部采取的抗干擾技術較為先進，其生產工藝嚴格而且采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，使其具有較高的可靠性，而電氣控制設備的關鍵性能要求高可靠性。而且，PLC還具有自我檢測硬件故障的功能，當硬件出現(xiàn)故障時能夠及時的通過警報來傳達故障信息。為了提高整個系統(tǒng)的可靠性，應用者還可以編入有關外圍器件的故障自診斷程序，使PLC外的設備、電路也受到保護。

（1）通信及聯(lián)網

對于通信它既包括PLC與其它智能設備間的通信也包括PLC間的通信，隨著自動化網絡的快速發(fā)展，PLC的通信功能備受重視，新型PLC都具有通信接口，為信息的傳輸提供了很大的方便。

（2）運動控制

可以在直線運動和圓周運動中應用PLC進行控制。它其中包含專用的運動控制模塊，大多數(shù)PLC都有運動控制功能，其應用包括機床、電梯、機器人等。

（3）PLC在公路交通系統(tǒng)中的應用

PLC型交通燈控制器將PLC用于對交通信號燈的控制，主要是考慮其具有對使用環(huán)境適應性強的特性，同時其內部定時器資源十分豐富，可對目前普遍使用的“漸進式”信號燈進行精確控制，特別對多岔路口的控制可方便的實現(xiàn)。目前大多品牌的PLC內部均配有實時時鐘，通過編程控制可對信號燈實施全天候無人化管理。由于PLC本身具有通訊聯(lián)網功能.將同一條道路上的信號燈組成一局域網進行統(tǒng)一調度管理，從而縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學化交通管理。

其實在電氣自動化控制中，PLC應用無處不在，它的實用性決定了了它不會被淘汰，只會廣闊的發(fā)展以及應用，這里不再一一贅述。

3.前景

增強抗干擾性。如生產環(huán)境過于惡劣，或是電磁干擾異常強烈則也可造成PLC控制系統(tǒng)的運算或是控制錯誤，導致在某些生產環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤而不能保證正常的生產運行，因此，提高PLC的可靠性是其未來發(fā)展的主要方向。

電氣自動化的發(fā)展趨勢應該是分布式、開放化和信息化。分布式的結構是一種能確保網絡中每個智能的模塊能夠獨立的工作的網絡，達到系統(tǒng)危險分散的概念;開放化則是系統(tǒng)結構具有與外界的借口，實現(xiàn)系統(tǒng)與外界網絡的連接;信息化則是使系統(tǒng)信息能夠進行綜合處理能力，與網絡技術結合實現(xiàn)網絡自動化和管控—體化。

總而言之，隨著我國工業(yè)化、電氣化的不斷發(fā)展壯大，PLC的應用前景必然會越來越廣闊。為了充分發(fā)揮出PLC的功能和作用，各生產廠商應當不斷提高PLC系統(tǒng)的可靠性以及抗干擾性，這也是廣大用戶對PLC提出的基本要求。PLC系統(tǒng)勢必會在工廠的生產中得到更為廣泛的應用。

4.結語

為了能夠更廣泛的適應未來各種工業(yè)生產過程中控制場所的需要，PLC控制系統(tǒng)作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要部分其產品將會更加豐富，規(guī)格也會更加齊全，并將在人類電氣自動化發(fā)展過程中發(fā)揮更加廣泛的作用。

參考文獻

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