電氣控制中可編程序控制器的應(yīng)用研究

龐勇偉

摘要：隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，可編程控制器（PLC）技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用具有巨大優(yōu)勢，對(duì)于運(yùn)行中電氣自動(dòng)化設(shè)備的安全性和可靠性起到明顯的提高作用，推動(dòng)電子自動(dòng)化控制向更高層次發(fā)展。本文結(jié)合工作實(shí)際，從可編程控制器（PLC）的概述入手，分析PLC在電氣控制中的應(yīng)用，并進(jìn)一步分析PLC在電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電氣控制;PLC自動(dòng)化

1.可編程序控制器（PLC）概述

（1）可編程序控制器特點(diǎn)

PLC主要以計(jì)算機(jī)微處理器為基礎(chǔ)，并融了通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和自診斷能力，對(duì)電氣自動(dòng)化控制具有極高的應(yīng)用價(jià)值。通可編程序控制器（PLC）本身來看，其體積小，重量輕，容易裝入機(jī)器中，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備一體化。PLC具有實(shí)用性普遍的特點(diǎn)，其除了基本的邏輯處理功能外，還具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，這使其能夠廣泛應(yīng)用與電氣控制領(lǐng)域。PLC還具有較高的抗干擾能力，采用了先進(jìn)的抗干擾處理技術(shù)。此外，PLC還具有應(yīng)用簡單、容易、普遍的特點(diǎn)，而且維護(hù)與改造也十分方便。

（2）可編程序控制器基本工作過程

在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，可編程序控制器（PLC）需要先結(jié)合實(shí)際工作現(xiàn)場的調(diào)研，以及設(shè)計(jì)要求擬定可操作方案，并著重考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、穩(wěn)定性和簡單性，要便于后期使用與維護(hù)。PLC在電氣控制中的工作過程為：

其一，現(xiàn)場信息輸入，對(duì)輸入點(diǎn)按順序掃描，并讀取輸入點(diǎn)狀態(tài);其二，程序的執(zhí)行，按順序掃描用戶程序中的指令，并對(duì)指令進(jìn)行邏輯運(yùn)算;其三，控制信號(hào)輸出，結(jié)合邏輯運(yùn)算結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各個(gè)輸出點(diǎn)同時(shí)發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能。在電氣控制工作實(shí)踐中，機(jī)械設(shè)備的工作流程往往是重復(fù)PLC工作過程，每執(zhí)行一次即完成一個(gè)掃描周期。

2.可編程序控制器在電氣控制中的應(yīng)用

（1）控制順序與系統(tǒng)順序化控制

PLC運(yùn)用于電氣工程順序控制領(lǐng)域，是系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。PLC實(shí)現(xiàn)了無人操控和電氣設(shè)備的自動(dòng)化，而且其控制精準(zhǔn)，在邏輯控制、監(jiān)控和報(bào)警功能上作用突出。工程實(shí)踐來看，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間越長，能耗越大，對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)成本越大，而PLC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行順序的有效控制，比如對(duì)開關(guān)及開關(guān)量的有效控制等，進(jìn)而最大限度的提高電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行效率。在電氣控制自動(dòng)化系統(tǒng)的順序控制實(shí)踐中，為最大限度的發(fā)揮PLC順序控制的作用，還需要對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行必要的整合優(yōu)化，避免控制順序混亂。

（2）開關(guān)控制與控制模擬量

相對(duì)于傳統(tǒng)的開關(guān)量控制技術(shù)，PLC技術(shù)則表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的電磁性繼電器控制操作復(fù)雜，可靠性與穩(wěn)定性受到外界因素影響較大，而PLC則依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)融合了通信技術(shù)與繼電器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)及開關(guān)量的自動(dòng)控制。PLC技術(shù)在控制開關(guān)量時(shí)，虛擬繼電器的反應(yīng)時(shí)間極短，進(jìn)而PLC對(duì)開關(guān)的控制反應(yīng)時(shí)間也可忽略不計(jì)，進(jìn)而減少對(duì)機(jī)器的損害。PLC開關(guān)量邏輯的控制，既適用于單臺(tái)設(shè)備控制，也適用于自動(dòng)化流水線。在實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)出現(xiàn)很多連續(xù)變化的物理模擬量，而PLC技術(shù)則可將這些模擬量實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換，確保編程器對(duì)模擬量實(shí)現(xiàn)處理。

（3）集中式控制與分散控制

集中式控制主要是利用了PLC技術(shù)強(qiáng)大的控制功能，在一臺(tái)功能強(qiáng)大的PLC監(jiān)視系統(tǒng)中對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。在集中控制模式下，PLC監(jiān)視系統(tǒng)屬于“中央集中式”計(jì)算機(jī)控制體系，電氣系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系與運(yùn)行順序有中央PLC統(tǒng)一完成。集中式控制具有成本低、集中控制、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，但如果系統(tǒng)中某個(gè)程序需要改變，就需要停止中央PLC的控制，而其控制的整個(gè)系統(tǒng)也需要停止運(yùn)行。

分散控制則是在整個(gè)電氣系統(tǒng)中，每個(gè)控制對(duì)象都有對(duì)應(yīng)的一臺(tái)PLC，每臺(tái)PLC間通過信號(hào)傳遞產(chǎn)生內(nèi)部響應(yīng)、發(fā)令或連鎖等，或由上位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信總線完成通信任務(wù)。在分散控制模式下，每條生產(chǎn)線均有對(duì)應(yīng)的PLC控制，如果某條生產(chǎn)線或PLC停止工作，其他PLC不受影響。

（4）運(yùn)動(dòng)控制

在電氣自動(dòng)化控制中，PLC能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)或者直線運(yùn)動(dòng)的控制。在控制機(jī)構(gòu)的配置中，PLC的運(yùn)動(dòng)控制能夠采取專用運(yùn)動(dòng)控制模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的專門控制，比如多軸位置的控制模塊、可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)等。此外，PLC運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用范圍也十分廣泛，比如機(jī)床、電梯、機(jī)械、機(jī)器人等，都可運(yùn)用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。

（5）數(shù)據(jù)處理

PLC不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的智能控制，而且還能夠?qū)ο到y(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。PLC在數(shù)據(jù)處理過程中擁有多項(xiàng)功能，比如數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送、排序、查表以及操作等，在這個(gè)過程中，PLC還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與處理。PLC采集的系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠通過通信功能傳輸?shù)街悄苎b置，或打印成表。

3.PLC在電器控制中的應(yīng)用趨勢

從目前PLC技術(shù)在電氣控制系統(tǒng)中的實(shí)踐運(yùn)用來看，其能夠?qū)崿F(xiàn)眾多控制功能，比如自動(dòng)控制、位置檢測、速度控制、安全與保護(hù)等。在電氣自動(dòng)化設(shè)備切換控制、開關(guān)量控制、閉環(huán)控制、調(diào)速器控制、順序控制中，PLC技術(shù)均發(fā)揮了巨大的作用。在未來的發(fā)展中，可編程控制器（PLC）經(jīng)過不斷的研究改良，以及新功能的研發(fā)，其應(yīng)用電氣控制中后，電氣設(shè)備產(chǎn)品的功能也會(huì)日趨完善。并且隨著電氣控制領(lǐng)域?qū)﹄姎庠O(shè)備要求的多樣化發(fā)展，PLC種類與規(guī)格也會(huì)越來越齊全。未來PLC技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用發(fā)展方向，將會(huì)是通訊工具的完整以及操作界面的便捷化和人性化，甚至自動(dòng)化控制的核心技術(shù)也可以運(yùn)用編程控制器來決定。