電氣工程及其自動(dòng)化控制中PLC 技術(shù)運(yùn)用

吳奔

摘 要：自動(dòng)化應(yīng)用的水平彰顯著一個(gè)國家的科技與工業(yè)實(shí)力，PLC技術(shù)是電氣工程自動(dòng)控制中非常重要的技術(shù)，提高了自動(dòng)控制水平，而且能夠讓設(shè)備當(dāng)中一些比較難處理的問題和缺陷得到有效的解決。通過在實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)中可以發(fā)現(xiàn)，PLC技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用與普及，有效的縮短了技術(shù)人員排查故障的時(shí)間，增強(qiáng)了工人的工作效率，而且還大幅提高了電氣設(shè)備的自動(dòng)化程度。隨著對PLC技術(shù)的不斷優(yōu)化與研發(fā)，其在電氣工程及自動(dòng)化控制中的應(yīng)用會更加廣泛。

關(guān)鍵詞：PLC;工業(yè);應(yīng)用;自動(dòng)化控制

1.PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)從概念上來講是一類利用編程控制的技術(shù)，把PLC技術(shù)使用到編程中，將其貯存在內(nèi)儲存器中，然后幫助內(nèi)部程序進(jìn)行儲存，再根據(jù)用戶發(fā)出的指令進(jìn)行有邏輯性的計(jì)算。此外，PLC技術(shù)可以被用于專門軟件系統(tǒng)中來進(jìn)行其他方面的工作。這是由于PLC技術(shù)的控制工作指令排序?qū)Ω黝悢?shù)據(jù)進(jìn)行掃描分析，再統(tǒng)一處理，隨后將運(yùn)行結(jié)果利用控制信號的方式實(shí)現(xiàn)傳遞。通常來講，CPU可進(jìn)行循環(huán)執(zhí)行?？墒牵瑢LC技術(shù)應(yīng)用到電氣工程及其自動(dòng)化控制中，會讓接線量的使用次數(shù)急劇減少，因?yàn)樵谶\(yùn)用PLC技術(shù)時(shí)接線端口所需的輸入端口和輸出端 口有限。利用PLC技術(shù)進(jìn)行工作時(shí)，其工作線路會使用數(shù)學(xué)形式存儲到PLC中，其中只要PLC發(fā)生任何變化，其存儲器的程序可進(jìn)行更改，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制的目標(biāo)。

2.PLC的電氣自動(dòng)化控制中的優(yōu)勢

首先，PLC技術(shù)的應(yīng)用，提高了電氣工程領(lǐng)域的自動(dòng)化程度，大大節(jié)省了人力、物理，提高了工作效率。此外，PLC技術(shù)的應(yīng)用，提高了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，可有效的節(jié)約能源消耗，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制自動(dòng)化。最后，PLC技術(shù)，具有系統(tǒng)自動(dòng)修護(hù)功能，依靠計(jì)算機(jī)運(yùn)算和信息傳遞功能，可以對一些非技術(shù)問題進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)，大大降低了自動(dòng)化維修人員的工作強(qiáng)度。

3.PLC技術(shù)是如何在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用的

3.1開關(guān)量控制

開關(guān)量控制是PLC技術(shù)中最基本的應(yīng)用。開關(guān)量控制的目的是根據(jù)開關(guān)量歷史的輸入組合與當(dāng)前的輸入順序，使PLC產(chǎn)生對應(yīng)的開關(guān)量的輸出，來達(dá)到系統(tǒng)按照給定的邏輯順序工作。PLC在電氣控制電路中比較常見的，可以提供開關(guān)量信號開關(guān)類元件有溫度開關(guān)、行程開關(guān)、按鈕等。行程開關(guān)的作用可以用來反饋運(yùn)行位置，在電氣設(shè)備指定的位置上安裝一個(gè)行程開關(guān)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)接到PLC的輸入點(diǎn)，PLC程序就通過此輸入點(diǎn)的接通與斷開狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的輸出。我們要電氣設(shè)備完成某一項(xiàng)或某一系列動(dòng)作，就要通過按鈕來傳輸信號給PLC完成指令操作。溫度開關(guān)給出的信號也是開關(guān)量，為了讓控制系統(tǒng)簡單化，將不是開關(guān)量的溫度信號處理成了開關(guān)量，當(dāng)達(dá)到設(shè)置溫度時(shí)，溫度開關(guān)內(nèi)的繼電器就會接通，從而會給PLC發(fā)出信號，PLC根據(jù)接收到的信號在決定是否執(zhí)行命令

3.2順序控制

順序控制應(yīng)用在電氣工程中，如果將一個(gè)控制系統(tǒng)分解為幾個(gè)相互之間獨(dú)立的控制動(dòng)作，且為了保證生產(chǎn)的運(yùn)行正常，各獨(dú)立控制動(dòng)作能不出差錯(cuò)的按照給定的先后順序依次的執(zhí)行任務(wù)。實(shí)現(xiàn)PLC邏輯控制的三個(gè)必備要素是工作任務(wù)、轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件，三者缺一不可，缺少一個(gè)，順序控制功能都無法實(shí)現(xiàn)，通過對三個(gè)條件的完善與優(yōu)化，可以有效提升自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與效率。實(shí)現(xiàn)按給定的順序執(zhí)行是順序控制系統(tǒng)的最基本特征，可以將順序控制細(xì)分為邏輯順序、條件順序與時(shí)間順序。邏輯順序即按照預(yù)先給定的條件，按順序依次的執(zhí)行命令。條件順序即執(zhí)行條件是否能滿足邏輯控制要求。時(shí)間順序即執(zhí)行時(shí)間，什么時(shí)間開始執(zhí)行命令，什么時(shí)間停止執(zhí)行命令。順序控制提升了工業(yè)領(lǐng)域中自動(dòng)控制水平，順序控制是在工業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中一種比較典型的控制方式，應(yīng)用廣泛，如在交通領(lǐng)域中對信號燈的控制，對商品包裝的生產(chǎn)線控制等。

3.3閉環(huán)控制

在傳統(tǒng)的電氣工程領(lǐng)域，自動(dòng)化普及應(yīng)用程度并不高，更多是利用人工的方式來啟停電氣設(shè)備，這樣會使得設(shè)備的安全性與可靠性得不到保障，而且還降低了工作效率，但是PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用，有效的解決了這樣的問題。在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活的應(yīng)用中，閉環(huán)控制被廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，如對運(yùn)行中的電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，又如在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，流量、液位、溫度、壓力等的控制系統(tǒng)等等，都是采用了閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制可以分為單閉環(huán)控制與多閉環(huán)控制系統(tǒng)。對于控制兩個(gè)過程變量比例比控制它們之間的絕對值更重要的系統(tǒng)來說，例如控制兩臺需要同步的設(shè)備的速度，就可以采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)。而多閉環(huán)控制系統(tǒng)是將兩個(gè)過程數(shù)據(jù)變量之比保持為一個(gè)常數(shù)，如在對電氣設(shè)備自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)的控制等。在對閉環(huán)控制系統(tǒng)的選擇上，要根據(jù)需要擇優(yōu)進(jìn)行選擇。

4.電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展方向

目前，隨著大規(guī)模集成電路等微電子的發(fā)展，PLC技術(shù)已經(jīng)非常成熟，不僅可靠性得到了提高，成本下降，控制功能得到了增強(qiáng)，功耗和體積減小，而且隨著圖像顯示、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理的發(fā)展，使PLC向連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展。一方面為適應(yīng)自動(dòng)控制系統(tǒng)向小型化發(fā)展的需要，要大力發(fā)展性價(jià)比更高、速度更快、小型的PLC。另一方面，向速度更快、容量更大、技術(shù)更加完善的大型PLC方向發(fā)展。隨著電氣自動(dòng)化向著更復(fù)雜化控制系統(tǒng)方向的發(fā)展，人們對PLC的數(shù)據(jù)信息的傳輸與處理能力也提出了更高的要求，要求其存儲器的容量也越來越大。為滿足自動(dòng)化控制領(lǐng)域中各種自動(dòng)控制需要，近年來，開發(fā)了許多新模塊和新器件應(yīng)用在了PLC技術(shù)當(dāng)中，如智能輸入輸出模塊、用于排除PLC故障的智能檢測模塊以及溫度控制模塊等，這些新型模塊的應(yīng)用和開發(fā)增強(qiáng)了PLC的使用功能，擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍，還提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。未來PLC軟件技術(shù)的發(fā)展趨勢，會向著多種編程語言的共存與互補(bǔ)的方向開拓，PLC的編程語言在順序功能語言、指令語言、梯形圖語言的基礎(chǔ)上會不斷的豐富與擴(kuò)展，并向著更高的層次發(fā)展。隨著相關(guān)的軟硬件技術(shù)、商業(yè)模式和社會價(jià)值的發(fā)展成熟，PLC會向著虛擬化的方向發(fā)展。PLC虛擬化是利用通用標(biāo)準(zhǔn)硬件模塊和軟件的方法，模擬或仿真出行為上類似于特定的PLC硬件系統(tǒng)。PLC虛擬化的發(fā)展，會使任意個(gè)人和組織避免重復(fù)制造，使服務(wù)和軟件構(gòu)建各個(gè)環(huán)節(jié)的效率得到提高，加速了各類應(yīng)用的架構(gòu)和落地，而且PLC虛擬化的應(yīng)用會從根本上改變現(xiàn)有的自動(dòng)控制系統(tǒng)中的安全治理模式和安全架構(gòu)。

結(jié)束語

現(xiàn)如今，我國科技水平的不斷提升，PLC技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域的電氣自動(dòng)化中，雖然我國的PLC技術(shù)還存在的很多的問題亟需解決，但是相關(guān)政府和社會各界都在積極參與到PLC技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新當(dāng)中，使得PLC技術(shù)與設(shè)備的結(jié)合率更高，工作效率更高。從而促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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