淺談PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

李艷

摘?要：近年來，PLC作為一種控制器，利用自身的優(yōu)勢(shì)：安全可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單、直觀等，在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)上起到了不可估量的作用。本文通過介紹PLC技術(shù)、電氣自動(dòng)化兩方面內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，從開關(guān)量控制、運(yùn)動(dòng)和過程控制、等多方面具體分析PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用，旨在為電氣自動(dòng)化的普及發(fā)展提供更多支持。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);電氣自動(dòng)化;應(yīng)用

我國(guó)電氣自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分地迅猛，很多行業(yè)已經(jīng)開始將自動(dòng)化控制成為生產(chǎn)中的重要設(shè)備技術(shù)，成為生產(chǎn)力擴(kuò)大的有利的保障。電氣自動(dòng)化是工業(yè)自動(dòng)化的重要組成，在某種程度上代表了國(guó)家現(xiàn)代化的發(fā)展程度和工業(yè)的發(fā)展水平。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)的電氣自動(dòng)化將遠(yuǎn)程控制技術(shù)、智能控制技術(shù)等廣泛地應(yīng)用到其中，這有效地提升了電氣自動(dòng)化水平。

1 PLC技術(shù)

PLC是英文單詞PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER的縮寫，翻譯過來就是可編程控制器，它作為一種新型的自動(dòng)控制裝置，以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)三者融為一體發(fā)展而成的。根據(jù)IEC的定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算操作等指令，通過數(shù)字量和模擬量輸入/輸出，控制多種機(jī)械或生產(chǎn)過程。

PLC綜合了兩方面技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：繼電控制器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用這樣的基礎(chǔ)，在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮了舉足輕重的作用。PLC技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展超越了原有的邏輯控制范圍，在模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)等更多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

2 電氣自動(dòng)化

在電氣信息領(lǐng)域中，電氣自動(dòng)化是一門新興學(xué)科，它主要是研究電氣工程發(fā)展相關(guān)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電子操作、信息處理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等。電氣自動(dòng)化作為現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)的核心技術(shù)，已經(jīng)成為表現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一?，F(xiàn)階段，電氣自動(dòng)化逐漸被融入到嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)系統(tǒng)中，充分發(fā)揮了電氣自動(dòng)化在多個(gè)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。

伴隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性和信息傳輸?shù)目煽啃?、?shí)時(shí)性，而且可以大幅度地降低工人的工作強(qiáng)度，并能為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供更多的技術(shù)支持。近年來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)化程度越來越高，就使得電氣自動(dòng)化技術(shù)方面的人才具有了很大的市場(chǎng)。在長(zhǎng)江以及沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到智能家居、智能樓宇和智能交通上，為今后電氣自動(dòng)化技術(shù)水平的進(jìn)一步提高展現(xiàn)了很大的空間。

3 電氣自動(dòng)化中應(yīng)用到的PLC技術(shù)

3.1 開關(guān)量邏輯控制

開關(guān)量邏輯控制是PLC最廣泛、最基本的應(yīng)用，已逐步取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制裝置，凸顯了它多方面的優(yōu)點(diǎn)：靈活性強(qiáng)、安全可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單直觀等。PLC控制開關(guān)量的能力是很強(qiáng)的，所控制的輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)有時(shí)多達(dá)幾千幾萬點(diǎn)，并且不受限制，比起繼電器控制，縮短了很多時(shí)間，節(jié)省了大量資源，使控制系統(tǒng)的功能得到了很大的改善。PLC所控制的比如組合的、時(shí)序的、要考慮延時(shí)的、需要進(jìn)行高速計(jì)數(shù)等邏輯問題都可以解決。在電氣自動(dòng)化控制中需要明確各類自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行能耗要求，結(jié)合實(shí)際加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)開關(guān)量操作技術(shù)應(yīng)用的分析研究，實(shí)現(xiàn)各個(gè)開關(guān)量因素和自動(dòng)化控制技術(shù)的適應(yīng)，借助PLC技術(shù)提升電子自動(dòng)化開關(guān)量控制水平，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制和自動(dòng)化控制技術(shù)的適應(yīng)。

3.2 運(yùn)動(dòng)控制和過程控制

PLC的運(yùn)動(dòng)控制主要是軌跡控制，有圓周控制、直線控制。根據(jù)市場(chǎng)的需求，很多廠商已經(jīng)開發(fā)出了大量的運(yùn)動(dòng)控制模塊，主要功能是為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)等提供單軸或多軸的位置控制，并滿足適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?。另外，PLC能進(jìn)行脈沖控制，并具有很高的控制精度。目前 PLC的運(yùn)動(dòng)控制廣泛用于裝配機(jī)械、電梯、機(jī)器人等行業(yè)。

PLC的過程控制主要是針對(duì)生產(chǎn)過程參數(shù)而設(shè)計(jì)的，比如溫度、流量、壓力、速度等的檢測(cè)和控制等。常用的有模擬量I/O模塊，通過這些模塊，不僅可以實(shí)現(xiàn)A/D和D/A轉(zhuǎn)換，還可以進(jìn)一步構(gòu)成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)PID一類的生產(chǎn)過程調(diào)節(jié)，并具有PID閉環(huán)調(diào)節(jié)的專門模塊，以此滿足市場(chǎng)的需求。

3.3 順序控制

電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行需要選擇和PLC技術(shù)應(yīng)用相似的運(yùn)行模式，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行程序的有效控制。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下會(huì)出現(xiàn)不同形式的能耗問題，加上各類經(jīng)濟(jì)因素的影響，自動(dòng)化運(yùn)行順序會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，因而電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用需要和順序控制的基本要求保持一致。電氣自動(dòng)化運(yùn)行中的全部順序控制需要結(jié)合PLC技術(shù)運(yùn)行要求進(jìn)行控制調(diào)整。在完成電氣自動(dòng)化繼電器裝置技術(shù)處理之后需要保證各個(gè)繼電器裝置能夠提升運(yùn)行水平，解決系統(tǒng)控制方案的適應(yīng)問題。

3.4 汽車裝配線

在當(dāng)今社會(huì)，經(jīng)濟(jì)水平日益提高，人們也逐步地提高了生活質(zhì)量，汽車的需求量也成倍地得到了增加，合資的、國(guó)產(chǎn)的，各種品牌的汽車層出不窮。隨著市場(chǎng)需求的增加，制造商就迫不及待地對(duì)生產(chǎn)效率提出了很高的要求。在自動(dòng)裝配線上，尤其是汽車轉(zhuǎn)向泵生產(chǎn)線，采用PLC技術(shù)，整個(gè)操作系統(tǒng)就可以很大程度地得到簡(jiǎn)化，設(shè)備的安全可靠性也得到了提高。為了保障汽車的裝配質(zhì)量，在汽車轉(zhuǎn)向泵生產(chǎn)線上，由多種設(shè)備按照一定的順序進(jìn)行組裝的過程中，就需要對(duì)位移、壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。利用PLC所具有的自診斷和監(jiān)視功能，維修人員就能很方便地將裝配過程中所出現(xiàn)的故障找出來，并進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)。

3.5 電鍍生產(chǎn)線

在企業(yè)生產(chǎn)過程中，我們經(jīng)常會(huì)使用到行車，行車的使用在很大程度上減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，在產(chǎn)品的生產(chǎn)效率上發(fā)揮著不可估量的作用。由于電鍍行業(yè)具有很大的危險(xiǎn)性，所以就需要頻繁地使用行車。利用PLC的順序控制，行車就能按照預(yù)先設(shè)定的順序和要求完成上升、下降，前進(jìn)、后退，左移、右移等三維運(yùn)動(dòng)，并可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和準(zhǔn)確的定位。在設(shè)計(jì)的過程中，我們要考慮全面，既要考慮到線路布局的合理性，又要考慮到外部電路必要的限位保護(hù)、電氣保護(hù)。電鍍生產(chǎn)線采用自動(dòng)化生產(chǎn)，既提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，又使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.6 模擬量和集中控制

大中型PLC多采用模塊式結(jié)構(gòu)，由多種模塊組成控制系統(tǒng)，有CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、溫度檢測(cè)模塊，位置檢測(cè)模塊，PID控制模塊，通訊模塊等。模塊式PLC組合靈活，控制對(duì)象不同，控制系統(tǒng)就可以由不同的模塊組合而成。比如對(duì)于溫度、壓力、流量等模擬量的控制，就要通過模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量實(shí)行閉環(huán)PID控制，來滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。

PLC對(duì)設(shè)備既可以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)控制，又可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)控制，利用自身的集中控制功能，不僅能夠滿足自動(dòng)化生產(chǎn)過程控制的需要，又能夠?qū)ψ陨韺?shí)現(xiàn)很好的控制。PLC具有的自診斷功能，在運(yùn)行過程中，能及時(shí)地診斷和指示出故障所在，為維修人員提供了極大的方便。

4 結(jié)語

PLC技術(shù)的發(fā)展水平和工業(yè)化應(yīng)用范圍，己經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。隨著技術(shù)的進(jìn)步，PLC的功能將越來越完善，應(yīng)用將會(huì)越來越普及，工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展就會(huì)更進(jìn)一步地依賴于PLC，將其應(yīng)用在電氣自動(dòng)化控制中能夠提升電子自動(dòng)化水平，拓展電子化自動(dòng)控制的規(guī)格、領(lǐng)域、范圍等，從而使電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展更好的滿足工業(yè)市場(chǎng)發(fā)展需要。加強(qiáng)PLC技術(shù)的研究和探討，充分發(fā)揮出PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有非常重要的意義。

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