電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的分析研究

匡志平（南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司，南京　210036）

電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的分析研究

匡志平
（南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司，南京210036）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和電氣行業(yè)迅速的發(fā)展，控制系統(tǒng)的技術(shù)要求也越來越高，從以往的手工控制到現(xiàn)在的自動(dòng)控制，控制系統(tǒng)都離不開PLC技術(shù)，因此，本文主要就電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析研究。

電氣控制；PLC應(yīng)用技術(shù)；分析研究

經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展趨勢(shì)下，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，提高企業(yè)生產(chǎn)力對(duì)于企業(yè)的發(fā)展十分重要。PLC與電氣控制技術(shù)的融合，促進(jìn)了電氣行業(yè)的迅速發(fā)展，本文主要就PLC技術(shù)的概況、它在電氣控制中的作用及其應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)單的討論，并結(jié)合具體案例分析PLC技術(shù)與電氣控制應(yīng)用技術(shù)的特點(diǎn)。

1　PLC與電氣控制概述

PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)為基礎(chǔ)逐步發(fā)展起來的專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，PLC由CPU、存儲(chǔ)器、輸入出接口和外設(shè)編程器等組成，具有強(qiáng)大的編程功能。PLC采用不斷循環(huán)掃描的工作方式，它單次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期。計(jì)算機(jī)的CPU按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直至程序結(jié)束，然后開始新的一輪掃描。它的整個(gè)工作過程可分為輸入處理、程序處理、輸出處理三個(gè)階段。輸入處理階段，PLC在輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中輸入端子的工作狀態(tài)。程序執(zhí)行的過程中，無(wú)論輸入內(nèi)容如何變化，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的內(nèi)容都不會(huì)發(fā)生變化，而在下一個(gè)周期的輸入處理時(shí)，將輸入變化寫入。程序處理階段，PLC根據(jù)程序存儲(chǔ)器內(nèi)的指令，從輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與其他軟器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出各軟器件的工作狀態(tài)，然后進(jìn)行順序運(yùn)算并將運(yùn)算結(jié)果寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。輸出處理階段，所有命令都已經(jīng)執(zhí)行結(jié)束，向輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器傳送輸出Y的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的ON/OFF狀態(tài)，即為PLC的實(shí)際輸出。

電氣控制指的是電氣設(shè)備的控制回路。不同的設(shè)備會(huì)有不同的控制回路，一般來說，高壓電氣設(shè)備與低壓電器設(shè)備的控制回路明顯不同。通過電氣控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)控制、保護(hù)、測(cè)量及檢測(cè)，電氣控制是保證電氣設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。

PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合，是一種電子裝置，具有質(zhì)量耗費(fèi)功率小、使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，對(duì)機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)具有很大促進(jìn)作用。它能夠適合各種電氣操作系統(tǒng)。處理數(shù)據(jù)和預(yù)算數(shù)據(jù)是PLC技術(shù)的基礎(chǔ)能力，能夠?qū)﹄姎饪刂浦邢到y(tǒng)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。它具有較強(qiáng)的抗干擾能力。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)并不具備抗干擾能力，在干擾因素的影響下，會(huì)降低應(yīng)用效果，不能發(fā)揮裝置的基礎(chǔ)功能。使用PLC技術(shù)之后，能夠在各種集成電路的支撐下抵抗干擾，保證機(jī)械電氣控制裝置性能，對(duì)機(jī)械工程的進(jìn)步起到了很大作用。第四，能夠進(jìn)行自我檢測(cè)。在PLC技術(shù)的應(yīng)用下，一旦發(fā)生故障，PLC將進(jìn)行自我診斷和檢測(cè)，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警聲，可以讓電氣操作人員快速了解故障原因，及時(shí)進(jìn)行維修。

2　PLC應(yīng)用技術(shù)在電氣控制中起到的作用

2.1數(shù)字操控的作用

當(dāng)PLC系統(tǒng)檢測(cè)到設(shè)備出現(xiàn)故障后，迅速使用簡(jiǎn)單數(shù)控或編程的形式，向電氣控制設(shè)備發(fā)布相關(guān)指令，電氣設(shè)備接收到指令后自動(dòng)作業(yè)，修復(fù)故障或發(fā)出警報(bào)。

2.2自動(dòng)控制的作用

2.3即時(shí)反饋的作用

PLC擁有即時(shí)反饋的功能，根據(jù)PLC 設(shè)備的反饋，相關(guān)人員能夠即時(shí)了解電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦電氣設(shè)備的運(yùn)行出現(xiàn)故障，工作人員能通過反饋迅速了解，然后排除故障。

3　PLC應(yīng)用技術(shù)在電氣控制中故障問題的應(yīng)對(duì)措施

3.1PLC 應(yīng)用技術(shù)在電氣控制中的常見故障

3.1.1執(zhí)行動(dòng)作出現(xiàn)差錯(cuò)

當(dāng)控制負(fù)載或電磁干擾的接觸器出現(xiàn)故障或接觸松動(dòng)時(shí)，PLC發(fā)出的執(zhí)行指令就無(wú)法準(zhǔn)確的傳送到執(zhí)行端，控制系統(tǒng)接收到的指令存在問題，自然不能按照目標(biāo)進(jìn)行工作，這種情況即執(zhí)行動(dòng)作出現(xiàn)差錯(cuò)。另外機(jī)械開關(guān)自身出現(xiàn)故障、接觸不良、控制變頻器被損害、電動(dòng)閥出現(xiàn)問題等等故障都會(huì)造成PLC應(yīng)用技術(shù)在電氣控制中執(zhí)行動(dòng)作出現(xiàn)差錯(cuò)。

3.1.2經(jīng)常性控制出錯(cuò)

經(jīng)常性控制出錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致傳送至PLC系統(tǒng)內(nèi)部的信號(hào)不夠完整準(zhǔn)確，進(jìn)而出現(xiàn)控制偏差，一般來說，經(jīng)常性控制偏差出現(xiàn)的原因主要有以下幾點(diǎn)：

從本質(zhì)上來說，鄉(xiāng)村原生態(tài)旅游就是將自然環(huán)境作為基礎(chǔ)，在無(wú)社會(huì)破壞及干擾的情況下，促進(jìn)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。在鄉(xiāng)村旅游事業(yè)迅速發(fā)展的背景下，我國(guó)逐漸加強(qiáng)了對(duì)鄉(xiāng)村旅游資源的開發(fā)及利用，當(dāng)?shù)鼐用竦纳钣盟@著增加，且污水處理系統(tǒng)缺乏完善性，導(dǎo)致大量的生活污水難以得到及時(shí)處理，進(jìn)而流入自然河流中，對(duì)河流湖泊等水環(huán)境造成較大的破壞及污染，不僅影響游客旅游過程的體驗(yàn)，也威脅到我國(guó)鄉(xiāng)村原生態(tài)旅游環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展［1］。

（1）當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的電磁開關(guān)等設(shè)備打開卻沒有完全閉合時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)及收集會(huì)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致PLC系統(tǒng)接收的信息不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而出現(xiàn)經(jīng)常性控制偏差，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；

（2）電氣設(shè)備在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)一定的線路老化，線路使用過程中受到不可控外力影響出現(xiàn)線路中斷或工作人員在安裝移動(dòng)設(shè)備時(shí)不夠仔細(xì)致使機(jī)械線路損壞，這些原因都會(huì)導(dǎo)致輸送信號(hào)出現(xiàn)故障，進(jìn)而影響PLC控制系統(tǒng)抽取、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

（3）線路接觸點(diǎn)不牢靠、接觸點(diǎn)損壞等原因都會(huì)導(dǎo)致線路連接處接觸不良，會(huì)影響工作現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的儲(chǔ)存收集，現(xiàn)場(chǎng)信息不能夠及時(shí)準(zhǔn)確完整的輸入到PLC控制處理系統(tǒng)中，自然不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的處理、決策，從而影響控制系統(tǒng)的正常工作。

3.2故障解決的方法

3.2.1改進(jìn)PLC電氣控制中的預(yù)警系統(tǒng)

在PLC系統(tǒng)中配置完善的故障預(yù)警系統(tǒng)是十分有必要的。預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)ο到y(tǒng)執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出的指令出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)預(yù)警機(jī)制應(yīng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并迅速自行調(diào)整或發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)工作人員檢查、修復(fù)，保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作，避免因指令錯(cuò)誤帶來的失誤。

3.2.2加強(qiáng)PLC控制系統(tǒng)中輸入信號(hào)的準(zhǔn)確度

想要保證PLC系統(tǒng)發(fā)出的指令正確必須確保它接收的信息準(zhǔn)確，因此，控制系統(tǒng)中各種設(shè)備及零件必須耐用可靠，能夠及時(shí)完整的傳輸信號(hào)。另外還可以采取其它措施提高控制的靈敏度，如及時(shí)更新主頁(yè)面功能模塊等，控制設(shè)備的靈敏度加強(qiáng)了，才能盡可能減少控制過程中的錯(cuò)誤。

4　PLC應(yīng)用技術(shù)在電氣控制中使用的案例

4.1PLC 技術(shù)在機(jī)床中的應(yīng)用

機(jī)床的電氣控制中，PLC系統(tǒng)首先向計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（CNC）下達(dá)命令，CNC將命令準(zhǔn)確解讀后控制電氣設(shè)備進(jìn)行工作。數(shù)控機(jī)床中，PLC系統(tǒng)與CNC裝置是相互獨(dú)立的，PLC在機(jī)床電氣控制中的程序步驟為：程序初始化、急停、顯示數(shù)控機(jī)床工作步驟、顯示機(jī)床坐標(biāo)軸（X、Y）、顯示機(jī)床液壓、顯示工作壓力、控制主軸使能、警報(bào)，PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)床的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)床工作參數(shù)異常，能夠準(zhǔn)確的判斷故障產(chǎn)生的部位，并發(fā)出警報(bào)。

4.2PLC 技術(shù)在紡織機(jī)中的應(yīng)用

現(xiàn)代的紡紗機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)紡紗，將PLC系統(tǒng)應(yīng)用到紡紗機(jī)中以后，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)紡紗機(jī)電氣設(shè)備的各種控制，比如電機(jī)控制、人機(jī)界面處理等等。通過PLC系統(tǒng)能夠及時(shí)采集到紗錠控制器收集的數(shù)據(jù)，并將信息及時(shí)傳遞到人機(jī)界面，操作人員根據(jù)PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，了解紡紗機(jī)的工作狀況，進(jìn)而判斷機(jī)器運(yùn)行是否出現(xiàn)故障。另外，PLC系統(tǒng)還承擔(dān)了紡紗機(jī)紗疵檢測(cè)、清除、收集、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等等功能，使紡紗機(jī)的管理維護(hù)與數(shù)據(jù)分析工作更加方便。PLC系統(tǒng)的應(yīng)用，有效的提高了紡紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)的精度，降低了紡紗工作中的錯(cuò)誤率，減少了原材料的的浪費(fèi)，提高了紡紗機(jī)的工作效率，降低了生產(chǎn)成本，對(duì)于優(yōu)化紡紗機(jī)的工作流程至關(guān)重要。

4.3PLC 在環(huán)形打孔銑平面中的應(yīng)用

環(huán)形打孔銑平面本身?yè)碛辛己玫募晒δ埽肞LC編制好工作流程后輸入到環(huán)形打孔銑平面中，設(shè)備就能夠按照相關(guān)指令完成整個(gè)作業(yè)流程。PLC系統(tǒng)能夠提前預(yù)設(shè)好設(shè)備工作的各種標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)工作過程中，設(shè)備出現(xiàn)材料不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等問題時(shí)，PLC系統(tǒng)就會(huì)立刻啟動(dòng)預(yù)警程序，PLC系統(tǒng)的應(yīng)用有效的提高了產(chǎn)品的合格率。

4.4PLC 技術(shù)在立體倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用

立體倉(cāng)庫(kù)在物流管理中十分重要，立體倉(cāng)庫(kù)的電氣控制系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制的方式，PLC是立體倉(cāng)庫(kù)電氣控制系統(tǒng)的核心，電氣控制中，首先由編碼器收集轉(zhuǎn)數(shù)信息然后反饋給高速計(jì)數(shù)器，由高速計(jì)數(shù)器將數(shù)字信號(hào)傳輸給PLC系統(tǒng)，然后再由PLC發(fā)送命令控制電氣設(shè)備的工作，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的閉環(huán)控制。將PLC應(yīng)用到立體倉(cāng)庫(kù)的電氣控制系統(tǒng)中有效的提高了庫(kù)存貨物的出庫(kù)效率，使立體倉(cāng)庫(kù)管理工作更加便捷、高效。

5　結(jié)束語(yǔ)

將PLC技術(shù)應(yīng)用到電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)中，有效提高了電氣控制設(shè)備工作的精度，對(duì)于實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化有很大的幫助。當(dāng)前我國(guó)的PLC在電氣控制設(shè)備中的應(yīng)用還存在著一些問題，影響了設(shè)備的工作效率，本文就一些常見故障進(jìn)行了總結(jié)，并初步提出了幾點(diǎn)解決建議，但具體的應(yīng)用過程中，還需要使用人員加強(qiáng)管理，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而促進(jìn)PLC系統(tǒng)應(yīng)用效率的提高。

［1］周石強(qiáng)，郭強(qiáng)，劉旭東等.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的分析研究［J］.中華民居，2014（01）.

［2］張征富.淺析可編程序控制器（PLC）在電氣控制中的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2012（10）.

［3］余柱，張飛.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的分析研究［J］.化工管理，2014（12）.

［4］高洪濤，劉成.關(guān)于電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的分析［J］.科技風(fēng)，2015（09）

［5］姚振龍.淺析PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用與發(fā)展［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（26）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.173