基于PLC的工廠電氣自動(dòng)化控制研究

摘 要：自工業(yè)時(shí)代以來(lái)，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展中必不可少的一環(huán)，其中可編程控制器也就是PLC技術(shù)逐步在各項(xiàng)領(lǐng)域中發(fā)揮出自身優(yōu)勢(shì)。PLC的運(yùn)行機(jī)理本質(zhì)上類似于計(jì)算機(jī)設(shè)備，均是基于系統(tǒng)程序的控制，借助構(gòu)建完成的應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)任務(wù)。但從實(shí)際來(lái)看，兩者在工作模式上仍有所差異。PLC首先需要根據(jù)最終的任務(wù)目標(biāo)來(lái)編制特定程序，將其輸入設(shè)備后構(gòu)成專用機(jī)器，其內(nèi)部在完成任務(wù)管理和操作實(shí)現(xiàn)等方面均是通過(guò)循環(huán)掃描的形式來(lái)進(jìn)行。本文就基于當(dāng)前PLC技術(shù)的發(fā)展情況，簡(jiǎn)要論述PLC具有的易操作性、高實(shí)用性等優(yōu)勢(shì)，從實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中來(lái)分析PLC的控制步驟，最后針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探究，并給出相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：PLC;自動(dòng)化;電器控制;應(yīng)用

截止目前來(lái)看，科學(xué)技術(shù)的不斷突破已經(jīng)推動(dòng)自動(dòng)控制領(lǐng)域日趨完善，PLC也在工控領(lǐng)域中發(fā)揮出重要作用，同時(shí)也在逐步融入到社會(huì)生活之總。由此可見，隨著自動(dòng)控制領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，原有的電氣設(shè)備難以滿足更高精度的控制要求，所以PLC設(shè)備將會(huì)在工業(yè)時(shí)代中展示出更多的優(yōu)勢(shì)。

1 PLC自動(dòng)化電器控制的優(yōu)點(diǎn)及運(yùn)行

從PLC的本質(zhì)來(lái)看，其設(shè)備的硬件組成類似于傳統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)裝置，主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之中。主要由核心的處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、信號(hào)的輸入輸出模塊以及電源等構(gòu)成。

1.1 介紹一下PLC自動(dòng)化電器控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1.1操作簡(jiǎn)單，有很強(qiáng)的實(shí)用性

PLC設(shè)備的程序編寫同繼電器控制電路圖有一定的類似，其接口能夠更加有效的識(shí)別并簡(jiǎn)便操作流程。對(duì)設(shè)備的操作人員來(lái)說(shuō)，便于理解操作流程，能夠在較短時(shí)間內(nèi)掌握PLC的控制方式，僅需要了解PLC的運(yùn)行原理即可完成操作，這就是PLC可以在工業(yè)領(lǐng)域中占有重要地位的核心因素之一。

1.1.2維護(hù)和改進(jìn)十分簡(jiǎn)單

PLC技術(shù)中采用更為先進(jìn)的存儲(chǔ)邏輯控制，優(yōu)化了裝置的外部走線，不僅可以提高空間利用率，還有效縮短了搭建控制系統(tǒng)的時(shí)間周期，為后期的設(shè)備維護(hù)提供更加便利的條件，按照最終任務(wù)來(lái)調(diào)整程序控制時(shí)，也更加簡(jiǎn)便。PLC能夠有效工作在不同環(huán)境之中，特別是一些外部條件惡劣的環(huán)境中也能發(fā)揮出穩(wěn)定效用，一旦運(yùn)行中發(fā)生故障會(huì)通過(guò)指示燈來(lái)提醒工作人員，簡(jiǎn)化了操作人員的工作步驟，能夠在故障出現(xiàn)后快速確定故障位置，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 PLC自動(dòng)化電氣控制的運(yùn)行

PLC自動(dòng)控制設(shè)備的核心原理是內(nèi)部具有微型處理裝置，同時(shí)還配套有相應(yīng)的通訊和自控技術(shù)，整體工作流程如下：（1）采集并傳遞信號(hào)：基于系統(tǒng)的任務(wù)目標(biāo)來(lái)完成PLC程序構(gòu)建，對(duì)其循環(huán)掃描確定實(shí)際的運(yùn)行情況;（2）執(zhí)行：程序編寫完成后，系統(tǒng)按照內(nèi)部規(guī)則進(jìn)行掃描，通過(guò)指令操作實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的程序任務(wù)，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到邏輯運(yùn)算模式;（3）響應(yīng)，將處理完成的結(jié)果發(fā)送至指定設(shè)備完成操作功能。普遍來(lái)說(shuō)，運(yùn)算后的結(jié)果需要傳遞到系統(tǒng)的主控制設(shè)備中，并由主控設(shè)備發(fā)送指定命令實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)。

系統(tǒng)達(dá)成上述操作后，跳轉(zhuǎn)到循環(huán)更新模式，此時(shí)不斷的掃描會(huì)出現(xiàn)全新的運(yùn)行工況，這樣系統(tǒng)就會(huì)構(gòu)成周期性的運(yùn)行方式。

2 PLC自動(dòng)化電器控制的應(yīng)用研究以及存在的問(wèn)題

2.1 對(duì)PLC在自動(dòng)化電氣控制中的應(yīng)用研究

2.1.1有關(guān)PLC開關(guān)量控制

PLC技術(shù)中較為常見的控制方式便是開關(guān)量，其也是PLC中基礎(chǔ)的控制操作。PLC的開關(guān)量主要具備邏輯和順序功能，因此能夠完成原有電磁繼電設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的操作。此外，開關(guān)量還能夠有效應(yīng)用在不同的裝置之中。

2.1.2有關(guān)PLC的模擬控制量

從實(shí)際的工程控制來(lái)看，主要會(huì)存在溫濕度、濃度等諸多參數(shù)變量，具體數(shù)值也會(huì)跟隨時(shí)間不斷變化。實(shí)際的PLC控制過(guò)程中，會(huì)將這部分參數(shù)變量通過(guò)模擬，經(jīng)由轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換成數(shù)字變量，從而完成這部分參數(shù)的傳遞，最終達(dá)成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析的目標(biāo)。

2.1.3有關(guān)PLC的集中式控制設(shè)計(jì)

PLC的控制操作主要基于性能優(yōu)良的監(jiān)測(cè)模塊。將有關(guān)裝置整合在特定計(jì)算機(jī)上完成自動(dòng)監(jiān)測(cè)，從本質(zhì)來(lái)講，通過(guò)系統(tǒng)核心的PLC裝置合理調(diào)配各個(gè)外部設(shè)備的工況，保證設(shè)備之間有所聯(lián)系同時(shí)能夠互相監(jiān)測(cè)。該模式投入成本更低且容易操作，但該系統(tǒng)也有不足之處，一旦某個(gè)控制對(duì)象出現(xiàn)問(wèn)題，核心的PLC就會(huì)發(fā)生異常，嚴(yán)重阻礙效率的提高。

2.1.4有關(guān)PLC的分散控制系統(tǒng)

分散控制中最為明顯的特點(diǎn)便是一臺(tái)PLC僅控制一臺(tái)裝置。工控階段中，一般將該控制系統(tǒng)運(yùn)用于流水生產(chǎn)線上。每臺(tái)設(shè)備均有相應(yīng)的PLC對(duì)其控制。該系統(tǒng)中每一臺(tái)裝置均獨(dú)立運(yùn)行，不會(huì)相互影響，因此也不會(huì)由于一個(gè)控制對(duì)象異常致使整體癱瘓，但不足之處便是成本投入較高。

2.2 分析PLC自動(dòng)化電氣控制中所存在的問(wèn)題

對(duì)于實(shí)際的PLC自動(dòng)控制來(lái)說(shuō)，主要有下述兩個(gè)問(wèn)題：（1）一旦控制系統(tǒng)發(fā)生異常，就會(huì)導(dǎo)致PLC系統(tǒng)中無(wú)法監(jiān)測(cè)到實(shí)際信號(hào);（2）執(zhí)行動(dòng)作異常后，就會(huì)影響到控制命令無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

2.2.1控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的原因

控制系統(tǒng)中發(fā)生異常，致使PLC系統(tǒng)難以監(jiān)測(cè)實(shí)際信號(hào)，主要原因有以下可能：（1）線路在使用過(guò)程中出現(xiàn)老化問(wèn)題或者被人為拉扯后導(dǎo)致線路異常，致使PLC系統(tǒng)無(wú)法獲取指定數(shù)據(jù)，同時(shí)PLC系統(tǒng)發(fā)出的操作指令也無(wú)法傳遞到對(duì)應(yīng)設(shè)備中;（2）操作電磁閥等設(shè)備時(shí)沒有按照規(guī)定完成，以致于通訊異常，PLC系統(tǒng)無(wú)法采集信息;（3）接線和結(jié)點(diǎn)位置松動(dòng)或被惡意破壞后，導(dǎo)致某些設(shè)備不能正常運(yùn)行，從而影響到PLC控制系統(tǒng)難以完成信息的采集、傳送和分析。

2.2.2執(zhí)行動(dòng)作出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因

對(duì)于外部條件來(lái)說(shuō)，如果存在很強(qiáng)的電磁干擾，就會(huì)導(dǎo)致PLC系統(tǒng)發(fā)出的操作指令難以順利傳遞到設(shè)備上，設(shè)備無(wú)法按照期望的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)操作;一旦開關(guān)或電動(dòng)閥門異常，負(fù)載就無(wú)法順利工作。

2.2.3規(guī)避問(wèn)題的發(fā)生

基于系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員需要確保控制系統(tǒng)中線路的穩(wěn)定性滿足要求，而這就需要各個(gè)模塊的開關(guān)、結(jié)點(diǎn)等器件具有良好的可靠性能，并定期更新模塊功能。除此以外，還需要推動(dòng)警示機(jī)制朝著更加安全、穩(wěn)定、智能的趨勢(shì)發(fā)展。設(shè)計(jì)警示系統(tǒng)的過(guò)程中，需要確?？刂泼姘迥軌蛑苯芋w現(xiàn)出系統(tǒng)的工作情況，保證操作人員可以更加高效的確定異常。

2.3基于PLC的電氣自動(dòng)化控制的發(fā)展前景

伴隨PLC技術(shù)的進(jìn)一步普及，其弊端也在不斷出現(xiàn)，PLC需要進(jìn)一步提高抗干擾的性能。當(dāng)PLC運(yùn)行在惡劣的外部條件中，可能會(huì)被電磁影響，導(dǎo)致系統(tǒng)中異常出現(xiàn)，難以順利生產(chǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)生產(chǎn)效率要求不斷提高的時(shí)期，企業(yè)對(duì)PLC自動(dòng)化電器控制應(yīng)用趨于普遍化，為了符合工業(yè)化的要求，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)更趨于智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、高端化，從而促使PLC系統(tǒng)不斷改善功能，使操作越發(fā)方便、可靠性不斷增強(qiáng)。歸根結(jié)底，來(lái)滿足于工業(yè)領(lǐng)域的需求。

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作者簡(jiǎn)介：

閆鑫，出生年月：1997.12，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：山東省臨沂市，學(xué)歷：本科，研究方向：智能電氣.