基于PLC 應(yīng)用技術(shù)的電氣控制分析研究

馬櫟

（江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，江西南昌，330095）

1 PLC 與電氣控制概述

PLC 就是可編程序邏輯控制器的代稱，綜合了通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)，主要組成部分為存儲(chǔ)器、CPU 及輸入、輸出接口、電源等硬件和系統(tǒng)程序與用戶程序等軟件，具備強(qiáng)大的編程功能[1]。電氣控制就是為電氣設(shè)備提供體的保障監(jiān)管，以便電氣裝置能夠有序運(yùn)行。PLC 是一種電子裝置，主要運(yùn)行方式為持續(xù)循環(huán)，將其運(yùn)用到電氣系統(tǒng)中，能夠協(xié)調(diào)和預(yù)算數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，消除外界的不良影響。

1.1 PLC 的基本特點(diǎn)

第一，較強(qiáng)的適應(yīng)性。PLC 技術(shù)能夠應(yīng)用到多個(gè)工業(yè)化領(lǐng)域中，可以滿足各種規(guī)模工業(yè)的控制使用。而且，PLC 具有良好的適應(yīng)能力，能夠滿足不同外界環(huán)境的需求，對(duì)溫度、濕度都沒(méi)什么要求，還能在瞬間斷電的情況下保持運(yùn)行狀態(tài)，能夠避免突然停止運(yùn)行的困境。

第二，抗干擾能力強(qiáng)。PLC 采用的電子器件都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，每個(gè)模塊都采用屏蔽裝置，使用集成電路，不僅提升了PLC 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可靠性，還能及時(shí)檢測(cè)設(shè)備異常情況并作出報(bào)警動(dòng)作。操作者則可以根據(jù)報(bào)警及故障自我診斷報(bào)告進(jìn)行分析，進(jìn)而根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行故障自診保護(hù)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和可靠性。

第三，良好的便捷性能。PLC 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高集成特點(diǎn)，可以通過(guò)少量的接口及符號(hào)完成參數(shù)的精確表達(dá)。另外，PLC系統(tǒng)還支持仿真模擬實(shí)驗(yàn)，只需要一個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備就能完成多種情況測(cè)試，能夠減少裝置安裝和調(diào)試流程，加快實(shí)驗(yàn)速度，且對(duì)編程邏輯要求較低，可以隨時(shí)開(kāi)展編程工作。

1.2 在電氣控制中應(yīng)用PLC 技術(shù)的意義

PLC 技術(shù)是一種技術(shù)含量非常高的先進(jìn)技術(shù)，是推動(dòng)電氣自動(dòng)化發(fā)展的核心技術(shù)，能夠提升電氣自動(dòng)化控制的可調(diào)整性。應(yīng)用PLC 技術(shù)，能夠輕松實(shí)現(xiàn)電氣化控制目的，促進(jìn)電氣領(lǐng)域信息化發(fā)展，加快電氣工程步入智能化速度。同時(shí)，PLC 技術(shù)良好的集成化、便捷性、抗干擾等特點(diǎn)能夠推動(dòng)電氣工程智能化運(yùn)行。

2 PLC 技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中常見(jiàn)故障

2.1 控制出錯(cuò)

PLC 技術(shù)的使用能夠提升電氣工程智能化發(fā)展，但是我國(guó)的PLC 技術(shù)應(yīng)用還處于初級(jí)階段，還存在很多問(wèn)題。經(jīng)常性控制出錯(cuò)是最常見(jiàn)的故障，這樣的故障會(huì)導(dǎo)致控制過(guò)程出現(xiàn)偏差[2]。造成經(jīng)常性控制出錯(cuò)的原因有以下幾種：第一，PLC系統(tǒng)接收信號(hào)模糊。造成接受信號(hào)模糊的原因就是電氣系統(tǒng)的電磁開(kāi)關(guān)沒(méi)有閉合，這樣的情況會(huì)導(dǎo)致接受信息出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。第二，部分電路老化?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境被破壞及設(shè)備線路老化也會(huì)造成電氣控制出錯(cuò)。第三，線路接觸不良。如果系統(tǒng)中的線路出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象，也會(huì)影響線路的信號(hào)傳遞，進(jìn)而影響PLC 系統(tǒng)后期處理和控制。

2.2 執(zhí)行動(dòng)作出錯(cuò)

另外，電氣控制系統(tǒng)在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)的頻率也非常高，主要原因就是系統(tǒng)的接觸器受到干擾或超出負(fù)載。如果PLC 接觸器的連接口出現(xiàn)松動(dòng)，就會(huì)影響到PLC 的信息發(fā)送指令，造成執(zhí)行動(dòng)作出錯(cuò)，或者因?yàn)橹噶畹耐暾允艿狡茐亩y以正確執(zhí)行指令。常見(jiàn)的錯(cuò)誤為電動(dòng)閥、機(jī)械開(kāi)關(guān)等設(shè)備出現(xiàn)異常。

3 PLC 技術(shù)的電氣控制的應(yīng)用情況

3.1 開(kāi)關(guān)量的控制

開(kāi)關(guān)量控制是PLC 的最基本的功能，也是可編程控制器技術(shù)的重要內(nèi)容之一。開(kāi)關(guān)量控制的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)控制電磁繼電器的通斷進(jìn)行[3]。在現(xiàn)代工業(yè)中，采用PLC 開(kāi)關(guān)量控制具有較多優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，PLC 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此在接線、維修方面都有較大優(yōu)勢(shì)，而且還能通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的啟動(dòng)和停止，能夠減少操作失誤概率；第二，PLC 開(kāi)關(guān)控制量具有較大提升空間，可以滿足更對(duì)多發(fā)展需求，能夠減少系統(tǒng)更新的時(shí)間和人力，避免出現(xiàn)設(shè)備過(guò)早、過(guò)快耗損情況，還能降低線路被他人修改的可能性；第三，具有較為廣泛的應(yīng)用空間，現(xiàn)在的PLC 開(kāi)關(guān)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到工業(yè)自動(dòng)化流水線控制當(dāng)中，是現(xiàn)代化工業(yè)產(chǎn)業(yè)必不可少的重要技術(shù)。

3.2 模擬量的控制

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素有很多，稍不注意就會(huì)破壞產(chǎn)品的美感和性能，如壓強(qiáng)、溫度、濕度都會(huì)影響生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質(zhì)量，這時(shí)候如果能夠進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)將會(huì)好很多。PLC 技術(shù)具有具有參數(shù)模擬的功能，通過(guò)進(jìn)行參數(shù)變化開(kāi)展測(cè)試實(shí)驗(yàn)，能夠分析最佳的生產(chǎn)環(huán)境，保障產(chǎn)品質(zhì)量，減少不必要的成本浪費(fèi)。而且PLC 還具有數(shù)據(jù)記錄與分析的功能，有助于企業(yè)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

3.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

控制系統(tǒng)分為集中控制系統(tǒng)和分布控制系統(tǒng)，兩者的根本目的都是為了解放雙手、提高生產(chǎn)效率。將PLC 技術(shù)應(yīng)用到分布控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用中，有助于幫助程序在突發(fā)情況下正常工作。就電氣集中控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電器設(shè)備的所有控制裝置都通過(guò)PLC 自動(dòng)化集中管理，使其形成一個(gè)集中的空間，節(jié)省了裝置的空間和簡(jiǎn)便對(duì)電氣設(shè)備的控制。集中控制系統(tǒng)起到中央控制器作用，能夠?qū)λ须姎庠O(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，提高電氣控制效率。分布控制系統(tǒng)能夠確保PLC 技術(shù)控制系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，即使在突發(fā)情況下也能促進(jìn)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，具有經(jīng)濟(jì)、便于維修的優(yōu)點(diǎn)。

3.4 運(yùn)動(dòng)控制

隨著科技不斷進(jìn)步，電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制技術(shù)先后出現(xiàn)在人們的視線，這給PLC 技術(shù)市場(chǎng)帶來(lái)更為廣闊的應(yīng)用前景。運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用指的是電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的控制管理，通過(guò)應(yīng)用PLC 技術(shù)能夠及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，還會(huì)自行分析、總結(jié)設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律，操作者可以通過(guò)PLC 準(zhǔn)確獲取設(shè)備的運(yùn)行軌跡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，減少實(shí)際應(yīng)用的故障率和維修費(fèi)用，為人們安全提供保障。

3.5 數(shù)據(jù)處理控制

將PLC 應(yīng)用到電氣設(shè)備控制體系中，可以有效提升電氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。具體表現(xiàn)為加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的讀取和傳輸，并對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理，為自動(dòng)化控制提供數(shù)據(jù)支撐。因此，將PLC 引入到數(shù)據(jù)控制中，不僅能夠發(fā)揮高效的數(shù)據(jù)處理能力，還能提升電氣自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集和分析能力，優(yōu)化傳統(tǒng)電器控制回路數(shù)據(jù)處理能力不足的問(wèn)題。

4 PLC 應(yīng)用技術(shù)在電氣控制中的解決措施

4.1 提升輸入信號(hào)的可靠性

輸入信號(hào)是否完整、可靠，將會(huì)影響到電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)操作，因此保證輸入信號(hào)的可靠性很有必要。首先，需要嚴(yán)格選用控制系統(tǒng)的相關(guān)電氣設(shè)備級(jí)系統(tǒng)配件，確保數(shù)據(jù)信息的安全、完整接收與傳輸。其次，針對(duì)主界面功能進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或更新，加強(qiáng)對(duì)信號(hào)的接收能力，進(jìn)而也能減少控制系統(tǒng)的出錯(cuò)率。再次，提高系統(tǒng)控制的靈敏度，采用合格的各種零件，避免流入壽命短或不匹配的零件，并提高輸入信號(hào)的準(zhǔn)確度和靈敏度。

4.2 完善電氣設(shè)備預(yù)警系統(tǒng)

要想保障電氣控制系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行，就必須加強(qiáng)系統(tǒng)的監(jiān)控功能，以便遇到異常情況時(shí)能夠及時(shí)上報(bào)和預(yù)警，這樣才能更有效解決電氣系統(tǒng)的故障問(wèn)題。首先，需要建立一套科學(xué)完善的智能報(bào)警系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)預(yù)警系統(tǒng)的完善性、人性化及智能化，提升系統(tǒng)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的能力。其次，預(yù)警系統(tǒng)需要具備及時(shí)預(yù)警和反饋信號(hào)的功能，能夠?qū)ο到y(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效監(jiān)控和安全防范，這樣就能最大程度避免機(jī)械設(shè)備故障造成的損失，減少不必要財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。再次，預(yù)警系統(tǒng)要符合實(shí)際電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，能夠結(jié)合設(shè)備參數(shù)做到人性化監(jiān)控和預(yù)警，同時(shí)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行全面檢測(cè)，就能有效減少錯(cuò)誤指令的概率，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4.3 精準(zhǔn)分類故障

造成電氣控制系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行的故障有很多，只有找準(zhǔn)故障類型、對(duì)癥下藥才能提高電氣系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，及時(shí)修正故障。因此，在將PLC 應(yīng)用到電氣控制系統(tǒng)中時(shí)，設(shè)計(jì)者要對(duì)PLC 的維修中常見(jiàn)的故障類型進(jìn)行準(zhǔn)確分類，這樣在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中遇到故障時(shí)才能根據(jù)已有數(shù)據(jù)和措施進(jìn)行針對(duì)性應(yīng)對(duì)，盡快找到解決辦法，可以將企業(yè)損失降到最低。如，輸入信號(hào)不準(zhǔn)確，這時(shí)候就可以結(jié)合常見(jiàn)故障原因進(jìn)行查找，是因?yàn)榻佑|器接入口松動(dòng)，還是因?yàn)殡姎庠O(shè)備老化，影響輸入信號(hào)的正確傳遞，然后結(jié)合原因進(jìn)行針對(duì)性應(yīng)對(duì)，就能及時(shí)采取最有效的應(yīng)對(duì)錯(cuò)誤。

5 結(jié)束語(yǔ)

PLC 技術(shù)對(duì)于電氣控制系統(tǒng)有著重要作用，是影響電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化的關(guān)鍵技術(shù)，可以有效增強(qiáng)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展。同時(shí)，在電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用PLC 技術(shù)能夠讓電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定、便捷，提升電氣控制系統(tǒng)的可靠性，促進(jìn)電氣控制行業(yè)發(fā)揮更大價(jià)值。