電氣設(shè)備自動化控制中的PLC技術(shù)剖析

劉愈豪

大成(廣州)氣體有限公司

電氣設(shè)備自動化控制中的PLC技術(shù)剖析

劉愈豪

大成(廣州)氣體有限公司

本文概述了PLC技術(shù)的含義，介紹了PLC技術(shù)的基本組成及主要特點(diǎn)，對電氣設(shè)備自動化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討，以供參考。

電氣設(shè)備；自動化控制；PLC技術(shù)；應(yīng)用

前言

隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，功能越來越完善，其優(yōu)勢進(jìn)一步凸顯。近幾年，在我國電氣設(shè)備上，PLC技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，促進(jìn)了我國工業(yè)自動化的發(fā)展。

1 PLC技術(shù)的概述

PLC技術(shù)，英文Programmable Logic Controller，譯為可編程邏輯控制器。PLC技術(shù)最早可追溯至20世紀(jì)60年代末，最早是由通用汽車公司提出取代繼電器控制要求，隨后美國數(shù)字公司研制世界上第一臺PLC并應(yīng)用到通用汽車公司汽車生產(chǎn)線上。之后，隨著微處理器的出現(xiàn)及計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC功能不斷完善。目前，PLC技術(shù)的主要控制形式為順序控制、過程控制、驅(qū)動控制以及運(yùn)動控制。按PLC工作方式來講，其采用循環(huán)掃描的工作方式。每個循環(huán)主要有三個階段：①輸入采樣階段：在這一階段，PLC將掃描所有的輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并將它們存入I/O映像區(qū)域，等待下一階段進(jìn)行處理；②用戶程序執(zhí)行階段：在此階段，PLC將跟根上一階段獲得的數(shù)據(jù)結(jié)合用戶編寫的程序進(jìn)行邏輯與數(shù)據(jù)運(yùn)算，并刷新I/O映像區(qū)的對應(yīng)狀態(tài)；③輸出刷新階段：該階段將上一階段I/O映像區(qū)的結(jié)果經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外部設(shè)備，達(dá)到真正意義上的輸出。

2 PLC技術(shù)的基本組成及主要特點(diǎn)

2.1 PLC技術(shù)的基本組成

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，PLC技術(shù)也有了很大的發(fā)展和進(jìn)步?，F(xiàn)代的PLC組成主要包括CPU(中央處理器)、I/O單元、寄存器、擴(kuò)展接口和電源等。隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，PLC技術(shù)也在驅(qū)動控制領(lǐng)域和運(yùn)動控制領(lǐng)域中也有了很大的提高。目前PLC普遍采用模塊化設(shè)計，根據(jù)不同的工藝要求，PLC所需的功能也不相同。不同的功能主要通過相應(yīng)的I/O模塊來實(shí)現(xiàn)。PLC技術(shù)主要運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)過程中的控制，屬于現(xiàn)場型的計算機(jī)控制器，因此模塊化的設(shè)計能夠有效的方便維修操作，減少生產(chǎn)過程中因PLC故障而停機(jī)的時間，提高工業(yè)生產(chǎn)效率。隨著PLC技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代研究領(lǐng)域主要集中于基于PLC技術(shù)的開放式、新型分布的控制系統(tǒng)，PLC將結(jié)合數(shù)字計算機(jī)和數(shù)字通信等技術(shù)結(jié)合進(jìn)行更新和發(fā)展。

2.2 PLC技術(shù)的主要特點(diǎn)

(1)反應(yīng)迅速

相對于傳統(tǒng)的繼電器控制，PLC內(nèi)部的儲存器取代了傳統(tǒng)的繼電器，其中包含輔助繼電器。所有的運(yùn)算都是PLC內(nèi)部完成的，一般情況下，其內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)變位時間往往不予考慮，相對于那些傳統(tǒng)機(jī)械觸點(diǎn)繼電器來說，其返回系數(shù)能夠忽略，從而它在處理信息過程中具有相對較快的速度。

(2)安全可靠性高

PLC技術(shù)相比于傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)，其能夠大幅減少應(yīng)繼電器及連接導(dǎo)線產(chǎn)生的故障，提高系統(tǒng)的安全性及可靠性，在化工及煤礦井下，環(huán)境條件非常復(fù)雜，這種情況下，該項技術(shù)的可靠性與安全性體現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。同時，該項技術(shù)的安全性不斷提高，從而在技術(shù)層面為電氣設(shè)備順利運(yùn)行奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

(3)操作簡單

在編寫程序的過程中，其主要通過非常直觀、簡單的指令來進(jìn)行，該形式能夠很好的減小操作難度，所以，操作者無須具備較高的專業(yè)素質(zhì)就能夠勝任。

(4)功能完善

隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，功能越來越完善，比如數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。使其具有相對較強(qiáng)的適應(yīng)能力，另外它的配套設(shè)備非常齊全，具有相對完善的功能性。其能夠和電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)整合在一起，構(gòu)成有機(jī)體，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制性能。

3 電氣設(shè)備自動化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用

3.1 PLC技術(shù)在順序控制中的應(yīng)用

順序控制作為PLC技術(shù)的基本功能，PLC在這方面的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)完善了。除了一般的控制，現(xiàn)在的PLC也有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，比如復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、文件處理功能、PID運(yùn)算控制等。通用應(yīng)用PLC技術(shù)可以提高電氣控制系統(tǒng)的靈敏性及可靠性，進(jìn)而使得電氣設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量和效率都得到了明顯的提升。

3.2 PLC技術(shù)在過程控制中的應(yīng)用

過程控制在過去是用DCS實(shí)現(xiàn)的。小型DCS改裝成以計算機(jī)作為硬件設(shè)備，以操作系統(tǒng)為軟件平臺，從而現(xiàn)對電氣設(shè)備的控制，這與帶有上位機(jī)的PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似。PLC所實(shí)現(xiàn)的過程控制是常規(guī)的儀表控制，對于在過程控制中同時存在大量的邏輯時序控制的工藝中，PLC體現(xiàn)了非常明顯的集成化優(yōu)勢，執(zhí)行的程序可以相互調(diào)用及共享數(shù)據(jù)庫。這在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中是難以達(dá)到的。PLC技術(shù)既能非常方便的實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯控制，又能滿足各種過程控制的要求。

3.3 在驅(qū)動控制中的應(yīng)用

驅(qū)動控制主要指的是控制器對變頻器的控制。在傳統(tǒng)的控制器與變頻器之間僅存在簡單的通信關(guān)系。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，對變頻器的控制集成到了PLC系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)中。使得PLC對變頻器的控制變得緊密而順暢.PLC技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的常規(guī)驅(qū)動控制由于在高精度、快速性和可靠性方面得到了全方面的改，其性能幾乎達(dá)到了過去的專用調(diào)速控制系統(tǒng)。

3.4 在運(yùn)動控制中的應(yīng)用

隨著PLC應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，部分廠商在PLC中集成了運(yùn)動控制指令，在編寫程序過程中直接編制運(yùn)動過程，PLC將運(yùn)動控制指令傳送到伺服模塊，再由伺服模塊實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制，這將使得運(yùn)動控制是可變的、程控的，并和整個控制系統(tǒng)緊密結(jié)合。PLC大有取代傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)趨勢，所能完成的動作幾乎與機(jī)器人相當(dāng)。

4 結(jié)束語

總而言之，將PLC技術(shù)引入到電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)中，減小了繼電器的復(fù)雜性，同時，使系統(tǒng)更加可靠、更加安全，令其操作結(jié)構(gòu)得到改進(jìn)，使設(shè)備生產(chǎn)成本明顯減少。并且還能夠降低操作中的難度，為設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了堅實(shí)的保障，保證其效率有所提高。

[1]朱周春.電氣設(shè)備自動化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用探討[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016(09)：17-17.

[2]朱民強(qiáng)，孫俊軍，章可峰.PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的運(yùn)用[J].中國包裝工業(yè)，2016(06)：191+193.

[3]劉博.PLC 技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用[J].設(shè)備運(yùn)維，2016(10)：22