PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

肖良松

曲靖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 曲靖 655000

0 引言

PLC技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)電氣工程技術(shù)的整合，該技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用具有較強(qiáng)的靈活性、穩(wěn)定性，應(yīng)用成本較低，在保證生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率的同時(shí)，能夠提高控制的精確度，在我國生產(chǎn)企業(yè)的創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。

1 PLC技術(shù)的概念及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 PLC技術(shù)簡(jiǎn)介

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC）是一種微處理器，是可用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域的運(yùn)算控制器，由CPU、指令及數(shù)據(jù)內(nèi)存、輸入/輸出解耦股、電源、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換等功能單元組成[2]。PLC技術(shù)的綜合能力強(qiáng)，控制效率高，應(yīng)用效果明顯，成本可控，在工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用[3]。

在具體應(yīng)用中，可以根據(jù)電氣系統(tǒng)的控制需求，利用計(jì)算機(jī)軟件編寫PLC控制程序，以保證PLC技術(shù)和工業(yè)系統(tǒng)的高度融合[4]。PLC技術(shù)應(yīng)用可編程存儲(chǔ)器，通過操作人員輸入指令，在內(nèi)部程序中進(jìn)行控制計(jì)算、邏輯運(yùn)算，以完成控制。PLC技術(shù)的控制指令和程序的編寫是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)械設(shè)備的控制需求進(jìn)行的，具有較好的適應(yīng)性，控制效果明顯。在科學(xué)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和控制技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，在PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上衍生出了較多的新型技術(shù)，提高了工作效率和控制效果。如今，PLC技術(shù)在通信增強(qiáng)、溫度控制、位置控制等方面都有著廣泛的應(yīng)用，運(yùn)行效率和工作準(zhǔn)確度得到了大幅提升，推動(dòng)了工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，提高了工業(yè)生產(chǎn)能力[5]。

1.2 PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用具有安全性高、可靠性強(qiáng)、反應(yīng)速度快、不容易發(fā)生故障等優(yōu)勢(shì)。

1.2.1 安全性和可靠性高

從安全性和可靠性來看，PLC技術(shù)基于控制系統(tǒng)，有著其他控制技術(shù)不具備的抗干擾能力，可以提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在復(fù)雜環(huán)境、復(fù)雜條件和干擾因素較多的控制場(chǎng)景中也能發(fā)揮其穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)確判斷和分析干擾源[6]。

1.2.2 反應(yīng)速度快

基于PLC技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有較高的反應(yīng)速度，在電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用繼電器等新型設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸電繼電器等設(shè)備，可以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的工作模式，省略連接導(dǎo)線部分，提高控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度[7]。

1.2.3 不容易發(fā)生故障

基于PLC技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性，不會(huì)輕易出現(xiàn)故障，而這一優(yōu)勢(shì)主要得益于PLC技術(shù)在極短的時(shí)間內(nèi)可以利用故障診斷模塊判斷故障，進(jìn)而及時(shí)采取相應(yīng)的防控措施，以保證PLC技術(shù)的運(yùn)行效率和控制效果。例如，當(dāng)PLC技術(shù)的外部執(zhí)行器輸入設(shè)備發(fā)生故障問題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)編程軟件為電氣工程設(shè)備提供重要的參考數(shù)據(jù)和信息，這些信息可以幫助評(píng)估故障問題的程度和具體的故障類型、故障位置及影響范圍，以提高故障問題的解決效率[8]。

2 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用

2.1 在開關(guān)量控制中的應(yīng)用

開關(guān)量控制是PLC技術(shù)最基本的應(yīng)用，主要根據(jù)開關(guān)量的歷史輸入組合和當(dāng)前的輸入數(shù)據(jù)以及開關(guān)量的輸出，使用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的邏輯控制。在電氣系統(tǒng)中，利用PLC技術(shù)控制開關(guān)量的常見場(chǎng)景主要包含行程開關(guān)控制、按鈕開關(guān)控制、溫度開關(guān)控制等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的開關(guān)量控制，要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和控制功能要求確定其控制模式[9]。

2.1.1 行程開關(guān)控制

行程開關(guān)控制主要用于反饋運(yùn)行位置，需要在電氣設(shè)備的特定位置安裝行程開關(guān)。當(dāng)行程開關(guān)的觸點(diǎn)接觸到PLC技術(shù)的輸入點(diǎn)時(shí)，PLC技術(shù)通過輸入點(diǎn)的接通與斷開實(shí)現(xiàn)控制。

2.1.2 按鈕開關(guān)控制

在按鈕開關(guān)控制中，需要通過按鈕的閉合和斷開完成對(duì)設(shè)備動(dòng)作或運(yùn)行的控制。在這種場(chǎng)景下，需要利用按鈕傳輸信號(hào)為PLC技術(shù)提供指令，完成操作。

2.1.3 溫度開關(guān)控制

在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，產(chǎn)生的溫度信號(hào)也屬于開關(guān)量控制范圍。在溫度開關(guān)控制中，為了簡(jiǎn)化控制流程，提高控制效率，需要將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為開關(guān)量。當(dāng)某一環(huán)節(jié)的溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)置的溫度值時(shí)，溫度開關(guān)內(nèi)部的繼電器會(huì)自動(dòng)接通，此時(shí)PLC技術(shù)根據(jù)收到的信號(hào)指令判斷需要執(zhí)行的具體命令。

2.2 在順序控制中的應(yīng)用

順序控制是自動(dòng)化控制中的關(guān)鍵內(nèi)容，在電氣自動(dòng)化控制中，為了保證電氣設(shè)備運(yùn)行效率、提高生產(chǎn)量，保證生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，需要將復(fù)雜、龐大的整體控制系統(tǒng)分為多個(gè)子控制系統(tǒng)，同時(shí)要保證不同子系統(tǒng)之間的相互獨(dú)立和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，既要保證獨(dú)立性，又要保證整體性，才能滿足生產(chǎn)的需求。為了避免不同控制動(dòng)作之間出現(xiàn)差錯(cuò)，需要按照先后順序、時(shí)間順序完成運(yùn)行和生產(chǎn)任務(wù)。根據(jù)PLC技術(shù)的具體運(yùn)行情況來看，實(shí)現(xiàn)順序控制的三個(gè)關(guān)鍵要素分別為工作任務(wù)、轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件，只有保證這三個(gè)關(guān)鍵要素的有效協(xié)調(diào)，才能保證順序控制功能的有效發(fā)揮。應(yīng)用PLC技術(shù)時(shí)，需要對(duì)工作任務(wù)、轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件三個(gè)關(guān)鍵要素進(jìn)行完善和優(yōu)化，才能提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性，保證工作效率。

控制系統(tǒng)的基本特征和主要任務(wù)是完成給定順序的執(zhí)行，在這一特征下將控制順序分為邏輯順序、條件順序和時(shí)間順序，以實(shí)現(xiàn)順序控制的細(xì)化和細(xì)節(jié)分類。不同順序控制的要素不同，執(zhí)行的順序和命令存在差異。其中，邏輯順序控制主要是按照預(yù)先給定的條件按順序執(zhí)行命令；條件順序控制的執(zhí)行要滿足邏輯控制的基本需求。順序控制的應(yīng)用比較廣泛，例如，在交通領(lǐng)域中對(duì)紅綠燈的跳動(dòng)轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制、在商品包裝中對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行控制都需要應(yīng)用順序控制。相比于其他控制方式，在順序控制中應(yīng)用PLC技術(shù)可以極大地降低控制成本，提高精準(zhǔn)度、及時(shí)性和自動(dòng)化控制程度。

2.3 在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，由于控制目標(biāo)、控制方式、企業(yè)生產(chǎn)水平、生產(chǎn)規(guī)模、自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用程度等方面存在很大的差異性，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用形式也存在很大的不同，現(xiàn)階段主要分為連續(xù)控制系統(tǒng)、執(zhí)行控制系統(tǒng)、點(diǎn)位控制系統(tǒng)。以點(diǎn)位控制系統(tǒng)為例，該控制系統(tǒng)主要利用單片機(jī)和計(jì)算機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制功能。單片機(jī)控制系統(tǒng)存在很大的局限性，控制程序設(shè)計(jì)難度高，應(yīng)用成本高，控制效率低，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用范圍比較小。隨著科學(xué)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，為提高生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高各類電氣設(shè)備的運(yùn)行效率，加強(qiáng)對(duì)機(jī)器化問題的管控，PLC技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。PLC技術(shù)的應(yīng)用降低了管理成本，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、集中性控制系統(tǒng)的高效管理，提升了控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。由此可見，PLC技術(shù)控制技術(shù)有著良好的應(yīng)用前景。在實(shí)際工作中，技術(shù)人員要根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展規(guī)模和對(duì)控制技術(shù)的具體需求對(duì)控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化、改善，以滿足企業(yè)生產(chǎn)要求，推動(dòng)PLC技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和普遍應(yīng)用。除此之外，為了提高我國整體工業(yè)化生產(chǎn)水平，降低生產(chǎn)中的人力成本，提高生產(chǎn)效率，國家要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)人才的培養(yǎng)，在相關(guān)行業(yè)投入充足的資金，為新型技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)提供保障。

2.4 在閉環(huán)控制中的應(yīng)用

通常情況下，電氣自動(dòng)化控制采用電動(dòng)和手動(dòng)兩種方式來啟動(dòng)電機(jī)，在電動(dòng)啟動(dòng)中，應(yīng)用PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。在電氣控制的某些領(lǐng)域，需要結(jié)合溫控系統(tǒng)，根據(jù)熱電偶檢測(cè)加熱溫度。在根據(jù)溫度因素進(jìn)行控制時(shí)，需要將電偶輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)量程電流，將電信號(hào)輸入相關(guān)模塊后電信號(hào)可以轉(zhuǎn)化成與溫度成比例的數(shù)字量。此時(shí)，控制主板需要對(duì)比所獲得的數(shù)字量和預(yù)先設(shè)定的溫度，利用相關(guān)的控制算法計(jì)算，以保證預(yù)算結(jié)果的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和可利用性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模塊數(shù)據(jù)的輸出和傳遞，獲得電流信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。相比于其他控制技術(shù)，PLC技術(shù)在閉環(huán)控制中具有較強(qiáng)的靈活性，抗干擾能力強(qiáng)，使用范圍廣，可以對(duì)不同類型、不同運(yùn)行狀態(tài)下產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行精確控制，也能優(yōu)化和簡(jiǎn)化閉環(huán)控制流程。

3 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的提升對(duì)策

3.1 增強(qiáng)可靠性

PLC技術(shù)是專業(yè)的自動(dòng)化控制技術(shù)，在復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中能夠表現(xiàn)出極強(qiáng)的實(shí)用性和適用性。傳統(tǒng)的控制技術(shù)存在很大的弊端，設(shè)計(jì)和應(yīng)用成本較高，工作流程復(fù)雜，受電磁環(huán)境、生產(chǎn)工藝復(fù)雜程度的影響比較大，在面對(duì)各類干擾因素時(shí)，穩(wěn)定性、可靠性和安全性會(huì)極大地降低。應(yīng)用PLC技術(shù)可以提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的持續(xù)性和控制效率，但是結(jié)合PLC技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況來看，部分PLC技術(shù)在具體應(yīng)用時(shí)也存在一定的弊端，受技術(shù)發(fā)展的影響，有些PLC技術(shù)在高電磁環(huán)境下也會(huì)出現(xiàn)運(yùn)算錯(cuò)誤和程序錯(cuò)誤、控制系統(tǒng)失控等問題，這在一定程度上阻礙了PLC技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展?；诖祟悊栴}，在未來的應(yīng)用和發(fā)展過程中，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)的可靠性和抗干擾能力的研究，保證其在更加復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中的穩(wěn)定性，以提高生產(chǎn)的安全性，提升PLC技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

3.2 增強(qiáng)數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代化信息技術(shù)在各個(gè)行業(yè)、領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用，與之相關(guān)的各類技術(shù)也得到了發(fā)展。以DCS技術(shù)為例，該技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用主要以分散控制、集中管理的形式存在，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和現(xiàn)代化控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，也是信息時(shí)代背景下發(fā)展起來的新型技術(shù)。將PLC技術(shù)與DCS技術(shù)融合，可以融合技術(shù)優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)不足，進(jìn)一步推動(dòng)DCS技術(shù)和PLC技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，突破各自的發(fā)展瓶頸。融合發(fā)展的新型組合技術(shù)有著更強(qiáng)的實(shí)用性，能夠拓寬應(yīng)用范圍，提高應(yīng)用效果，推動(dòng)控制技術(shù)朝著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化方向發(fā)展。

3.3 加強(qiáng)人才培養(yǎng)

人才是推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，提高技術(shù)應(yīng)用效果的基礎(chǔ)，想要提高PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用效果，就要加大人才培養(yǎng)力度，提高自動(dòng)化控制人員的專業(yè)水平、綜合素質(zhì)和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的能力，最大限度地發(fā)揮PLC技術(shù)在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的作用。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層要意識(shí)到，只有加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新才能提高企業(yè)生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率，在保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為推動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

綜上所述，PLC技術(shù)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、靈活性和抗干擾能力，在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中應(yīng)用可以提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)度。PLC技術(shù)目前仍在持續(xù)發(fā)展中，在未來，PLC技術(shù)具有廣泛的發(fā)展空間。研究人員要加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化，結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改消除PLC技術(shù)的弊端，減少PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的不足，以體現(xiàn)PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。