PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用紀(jì)

洪濤 劉俊汐

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電氣自動(dòng)化水平的快速快速提高，以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的各項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到電氣自動(dòng)化當(dāng)中，如遠(yuǎn)程控制技術(shù)、智能控制技術(shù)和信息控制技術(shù)等。PLC技術(shù)是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程智能控制器，已經(jīng)在電氣自動(dòng)化中得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)促進(jìn)工業(yè)的自動(dòng)化水平起到了重要的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：PLC；電氣自動(dòng)化

由于PLC系統(tǒng)內(nèi)部已事先定義了輔助繼電器，令其代替了傳統(tǒng)系統(tǒng)中的機(jī)械式觸電繼電器，同時(shí)去除了原有連接導(dǎo)線而改用內(nèi)部邏輯關(guān)系進(jìn)行連接。因此該種繼電器在節(jié)點(diǎn)中的變位時(shí)間可近似為零，無需細(xì)化考量傳統(tǒng)繼電器中的返回系數(shù)。因而PLC系統(tǒng)控制技術(shù)具有操作高效、簡(jiǎn)便、反應(yīng)迅速、可靠安全、功能完備等充分優(yōu)勢(shì)。同時(shí)包含該類技術(shù)的控制系統(tǒng)其抗干擾能力遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)，能充分適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，采用簡(jiǎn)單的指令控制形式，并多利用直觀、形象的程序以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作人員技術(shù)水平參差不齊的發(fā)展現(xiàn)狀。再者該控制系統(tǒng)由于配套健全、功能完善、有較強(qiáng)的適用性，因此較易與工業(yè)生產(chǎn)控系統(tǒng)進(jìn)行集成并充分發(fā)揮其整體、全面的穩(wěn)定與良好控制優(yōu)勢(shì)。

一、PLC技術(shù)與電氣自動(dòng)化

1.PLC技術(shù)

PLC，即可編程邏輯控制器，是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作的電子控制系統(tǒng)，是一種為工業(yè)控制應(yīng)用專門設(shè)計(jì)制造的一種自動(dòng)控制器。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC技術(shù)完美解決了傳統(tǒng)電氣控制中線路復(fù)雜、可靠性差、事故率高、反應(yīng)慢等缺點(diǎn)，已經(jīng)在電氣自動(dòng)化中得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。

和傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)相比，PLC技術(shù)具有反應(yīng)快、操作簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、功能完善、耗能少等優(yōu)點(diǎn)。PLC 采用先進(jìn)的梯形圖方式編程，易于電氣人員掌握，便于推廣。即使對(duì)于一些普通的技術(shù)工人也可以輕易地上手。PLC技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用范圍進(jìn)行容量、功能以及應(yīng)用范圍的拓展，也可以通過與集散控制系統(tǒng)（DCS）或其他上位機(jī)的通信來擴(kuò)展功能，并可以與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在硬件方面，在輸入/輸出（I/O）通道采用光電隔離技術(shù)，可以有效控制外部干擾信號(hào)對(duì)于控制系統(tǒng)的影響。PLC采用濾波器相關(guān)技術(shù)，有效地增強(qiáng)了 PLC 對(duì)電噪聲、電源波動(dòng)、電脈沖、振動(dòng)、電磁波等的干擾，是PLC 在各種高溫、高壓、高干擾的環(huán)境中穩(wěn)定地工作。在軟件方面，PLC 的監(jiān)控定時(shí)器可時(shí)時(shí)監(jiān)視執(zhí)行用戶在程序出錯(cuò)和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序錯(cuò)誤而出現(xiàn)死循環(huán)，當(dāng) CPU、電池、輸入/輸出接口、通信等出現(xiàn)異常時(shí)，PLC 可以自診斷檢測(cè)到這些錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，以防止出現(xiàn)事故。即使停電時(shí)，后備電池會(huì)正常工作。PLC 內(nèi)部電路主要采用微電子技術(shù)控制，具有體積小、質(zhì)量輕、便于安裝和操作的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使它很容易與其他機(jī)械設(shè)備組裝結(jié)合，組成機(jī)電一體化的設(shè)備。

2.電氣自動(dòng)化概述

所謂電氣自動(dòng)化主要是指研究與電氣工程相關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、實(shí)驗(yàn)分析、研制開發(fā)以及電子和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的一門科學(xué)。

目前，電氣自動(dòng)化已經(jīng)運(yùn)用到國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)行業(yè)，并取得了很大的成績。

二、PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用是非常廣泛的，如在中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、公路交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面，都有著比較廣泛的應(yīng)用。

1. PLC在中央空調(diào)上的應(yīng)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(duì)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(shè)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3種，即早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器（DDC）以及可編程序控制器（PLC）控制系統(tǒng)。其中，PLC控制系統(tǒng)不僅智能化水平較高，而且具有良好的抗干擾能力，并且對(duì)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也沒有硬性的要求，運(yùn)行的可靠性大大提高，使用和維護(hù)起來也很方便，目前已經(jīng)成為中央空調(diào)中應(yīng)用最廣泛的控制系統(tǒng)。

2. PLC在公路交通系統(tǒng)上的應(yīng)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(fù)雜化，使交通信號(hào)燈的控制更加困難。傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈的控制方式，已經(jīng)不適應(yīng)公路交通系統(tǒng)快速發(fā)展的需要。

3. PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)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(shí)現(xiàn)與PLC應(yīng)用有著密切的關(guān)系。目前常見的數(shù)控系統(tǒng)主要有3種，即點(diǎn)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(jī)械加工，其中點(diǎn)位控制一般用于孔加工機(jī)床，如鉆孔機(jī)床、鏜孔機(jī)床等，其是為了在加工過程中實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置向另一個(gè)位置的精確移動(dòng)，一般來說并不考慮加工物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，移動(dòng)過程中一般不進(jìn)行加工。目前，數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要有2種方式，即全功能數(shù)控裝置和單板機(jī)控制，這2種控制系統(tǒng)都應(yīng)用了PLC，只不過在功能和應(yīng)用范圍上有很大的區(qū)別。

全功能數(shù)控裝置的功能非常完善，但是價(jià)格非常昂貴，對(duì)于一些企業(yè)來說這種裝置的許多功能完全是多余的。為了滿足一般企業(yè)的發(fā)展需要，市場(chǎng)上出現(xiàn)了基于PLC的單板機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，其是為了解決傳統(tǒng)單片機(jī)中長期存在的設(shè)計(jì)硬件電路、接口電路、驅(qū)動(dòng)電路和抗干擾問題，不僅能根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整機(jī)床功能，還能根據(jù)技術(shù)進(jìn)步對(duì)機(jī)床功能進(jìn)行升級(jí)，這一點(diǎn)滿足了很多中小企業(yè)的發(fā)展需要，增加了企業(yè)經(jīng)營管理的靈活性。

4. PLC在電池生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

隨著我國電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電池生產(chǎn)線中也開始應(yīng)用PLC控制技術(shù)，不僅有效增加了對(duì)生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。如FDK

全自動(dòng)堿性高能電池生產(chǎn)線，全線采用了PLC、變頻器、步進(jìn)電機(jī)、觸摸屏等高科技產(chǎn)品，可以精確地控制設(shè)備的運(yùn)行。這種電池生產(chǎn)線運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，尤其是可能影響電池質(zhì)量的一些環(huán)節(jié)，如人工環(huán)節(jié)等進(jìn)行有效的控制，當(dāng)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)排除。目前，國內(nèi)一些較大的電池生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)系統(tǒng)中都使用了這一技術(shù)。

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[3]PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景概述 袁鈞 《科技與生活》-2011年3期.