PLC技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用

馬茂軍

摘要：PLC技術(shù)的廣泛應(yīng)用對工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展而言具有極大的促進(jìn)作用，時(shí)至今日，PLC技術(shù)已經(jīng)成為了工業(yè)電氣自動化相關(guān)控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵性技術(shù)。本文以PLC技術(shù)為主要的研究方向，分析了PLC技術(shù)的技術(shù)原理、優(yōu)勢以及具體應(yīng)用策略，同時(shí)闡述了其在電氣自動化領(lǐng)域中的發(fā)展前景，望相關(guān)研究內(nèi)容能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)設(shè)一定的參考條件。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)工業(yè)電氣自動化 優(yōu)勢 發(fā)展

依照現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的整體發(fā)展勢頭而言，有諸多的傳統(tǒng)控制技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代工程領(lǐng)域的實(shí)際需求，應(yīng)積極引進(jìn)新型的技術(shù)以及與之相匹配的操作理念。PLC可編程邏輯控制技術(shù)具有諸多的應(yīng)用優(yōu)勢，如極高的安全性、穩(wěn)定性與便捷性，在現(xiàn)階段工業(yè)電氣自動化控制領(lǐng)域中具有舉重若輕的地位。PLC技術(shù)還能夠與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等多種新興技術(shù)達(dá)成完美合作，為電氣自動化領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)設(shè)出了絕佳的條件。

PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)本質(zhì)上是一種邏輯控制器，亦可以稱之為可編程性控制器，該技術(shù)具有良好的兼容性，能夠協(xié)同其他技術(shù)共同服務(wù)于工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)智能化工業(yè)管控工作。相較于傳統(tǒng)的單片機(jī)邏輯控制器而言，PLC技術(shù)的操作更加靈活。技術(shù)人員可以依照實(shí)際需要在PLC中輸入相應(yīng)的指令運(yùn)算程序，再由系統(tǒng)將這部分程序指令轉(zhuǎn)化為數(shù)字指令并傳輸?shù)较鄳?yīng)的機(jī)械設(shè)備之上，實(shí)現(xiàn)全自動化的現(xiàn)場作業(yè)，在降低技術(shù)人員作業(yè)壓力的基礎(chǔ)上提升了整體工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)作業(yè)的質(zhì)量與效率。從技術(shù)角度而言，PLC技術(shù)有機(jī)結(jié)合了通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及電力控制技術(shù)的多種優(yōu)勢，不僅簡化了生產(chǎn)線路的操作流程，同時(shí)還增強(qiáng)了技術(shù)人員操作的安全性。大部分PLC編程系統(tǒng)都是由軟件、硬件控制系統(tǒng)所共同組成，以軟硬件的相互配合共同實(shí)現(xiàn)自動化控制。PLC技術(shù)起初只能進(jìn)行簡單的順序控制，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)逐漸延伸至閉環(huán)控制、機(jī)床控制等各種工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)作業(yè)之中，能夠有效降低企業(yè)生產(chǎn)過程中人力、物力、財(cái)力等各方面的投入，達(dá)成“降本增效”的目標(biāo)[1]。

PLC應(yīng)用在工業(yè)電氣自動化中的優(yōu)勢

PLC具備實(shí)時(shí)響應(yīng)的特點(diǎn)

輔助繼電器設(shè)備是PLC技術(shù)中至關(guān)重要的組成部分，屬于PLC技術(shù)內(nèi)部的核心功能元件。這種結(jié)構(gòu)可以將既往生產(chǎn)中的節(jié)點(diǎn)工作轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)間式工作流程，能夠起到減少內(nèi)部導(dǎo)線連接的作用，能夠最大程度地保障響應(yīng)的穩(wěn)定性[2]。同時(shí)，相較于傳統(tǒng)的繼電器設(shè)備而言，依托于PLC技術(shù)開展工作的輔助繼電器設(shè)備盡可能地縮減了往返節(jié)點(diǎn)的判斷時(shí)間，在保障信息傳輸以及響應(yīng)準(zhǔn)確性的同時(shí)，提升了整體工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)的反應(yīng)速度，落實(shí)PLC技術(shù)促進(jìn)生產(chǎn)效率與質(zhì)量全面提升的美好愿景。

PLC具備安全穩(wěn)定的特點(diǎn)

PLC技術(shù)的出現(xiàn)給工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)線路帶來了新的轉(zhuǎn)機(jī)，其具有十分優(yōu)質(zhì)的抗干擾能力，輕易不會受到外界電磁電場的干擾，在滿足工業(yè)生產(chǎn)基本需求的基礎(chǔ)上提升了整體生產(chǎn)環(huán)境的安全穩(wěn)定性與可靠性。PLC技術(shù)憑借其優(yōu)秀的穩(wěn)定性與安全性，促進(jìn)了工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)作業(yè)質(zhì)量與效率的升級。同時(shí)，廣大研究人員對PLC技術(shù)的不斷科研與創(chuàng)新也在不斷地提升PLC技術(shù)的故障監(jiān)測、排查與處理能力，其穩(wěn)定性與安全性在未來亦有一定的研究與發(fā)展空間。

PLC具備操作便捷的特點(diǎn)

在編譯符號以及梯形圖語言技術(shù)的幫扶下，使得PLC技術(shù)在整體工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)過程中的操作十分便捷，只需要通過邏輯運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)多種多樣的程序控制工作。同時(shí)，PLC技術(shù)還具有極強(qiáng)的易學(xué)性，傳統(tǒng)的邏輯控制技術(shù)需要操作人員極強(qiáng)的專業(yè)性以及較高的理論儲備支撐才能夠進(jìn)行控制操作。而PLC技術(shù)則不同，即使操作人員缺少一定的基礎(chǔ)理論知識與實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，只要經(jīng)過短期的培訓(xùn)與引導(dǎo)，也能夠完全掌握使用技巧并且熟練操作?？偠灾琍LC技術(shù)下的操作指令更加直觀的同時(shí)，也更容易被操作者學(xué)習(xí)、記憶，這不僅能夠有效提升PLC技術(shù)的操作效率，還能夠保障操作的安全性，為維護(hù)整體工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)作業(yè)的穩(wěn)定性具有一定幫助。

PLC技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的具體應(yīng)用分析

PLC技術(shù)在火電中的應(yīng)用

火電廠是工業(yè)生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分之一，為了保障工業(yè)電氣自動化運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定性，PLC技術(shù)中運(yùn)用了順序控制技術(shù)去完成各項(xiàng)生產(chǎn)工作。順序控制技術(shù)常出現(xiàn)于火電廠中的除渣、除灰系統(tǒng)當(dāng)中，并且發(fā)揮其最大功效，全面地維護(hù)生產(chǎn)環(huán)境的安全性。

以輸煤控制系統(tǒng)為例，實(shí)現(xiàn)輸煤過程的自動化運(yùn)行是PLC技術(shù)在順序控制中的主要功能，PLC技術(shù)的存在可以在保障產(chǎn)品輸送質(zhì)量的情況下提升生產(chǎn)效率[3]。傳統(tǒng)的輸煤控制系統(tǒng)大多采取分層式的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)完成作業(yè)，其運(yùn)輸質(zhì)量難以保障，但在其應(yīng)用了PLC技術(shù)的情況后即可實(shí)現(xiàn)對整體設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)督與管控，如此便能夠保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。再以結(jié)合了PLC技術(shù)的除塵系統(tǒng)為例，傳統(tǒng)的除塵工作需要相關(guān)的工作人員親自到除塵現(xiàn)場進(jìn)行各項(xiàng)操作與監(jiān)管工作，具有工作效率低、安全隱患高、監(jiān)控面狹窄的缺陷。在引用了PLC技術(shù)之后，工作人員便可實(shí)現(xiàn)在辦公室中遠(yuǎn)程操控除塵系統(tǒng)的目標(biāo)，一方面降低了工作人員的工作量與工作時(shí)長，另一方面也能夠有效地提升其監(jiān)控范圍，以提升工作效率的方式最大程度地維護(hù)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

PLC技術(shù)在閉環(huán)控制中的應(yīng)用

電機(jī)控制啟動環(huán)節(jié)是PLC技術(shù)在整個(gè)電氣自動化控制過程中應(yīng)用最廣泛的流程之一，電機(jī)啟動系統(tǒng)主要依靠于閉環(huán)控制與指紋識別、聲控識別等手動、自動啟動技術(shù)的協(xié)同作業(yè)完成工作。傳統(tǒng)技術(shù)支持下的閉環(huán)控制系統(tǒng)忽略了對后期設(shè)備的關(guān)注，使其無法依照自動應(yīng)用程序的變化去靈活調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，不僅無法有效控制整體設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，甚至可能造成設(shè)備故障、系統(tǒng)紊亂等負(fù)面影響。以機(jī)電設(shè)備中的油管壓力為例，當(dāng)機(jī)械長時(shí)間運(yùn)作之后，其內(nèi)部的油管壓力便會隨著時(shí)間的累積而不斷增加，假設(shè)當(dāng)電機(jī)內(nèi)部的油管壓力達(dá)到1.0MPa時(shí)，就有可能因壓力過強(qiáng)而引發(fā)濺射現(xiàn)象，最終導(dǎo)致油管內(nèi)壁腐蝕程度過高，時(shí)刻威脅著電氣作業(yè)環(huán)境的安全穩(wěn)定性。得益于PLC技術(shù)的升級，使得這一問題能夠得到有效控制。依托于PLC技術(shù)的閉環(huán)控制程序能夠起到感知油管內(nèi)部壓力的作用，在其檢測到油管內(nèi)部壓力超過設(shè)定閾值的情況下，就會將自動調(diào)測裝置變更為手動調(diào)測，同時(shí)協(xié)同計(jì)算機(jī)技術(shù)，經(jīng)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸至工作人員處，提醒其及時(shí)進(jìn)行檢修[4]，從而起到降低設(shè)備損耗率、提升生產(chǎn)作業(yè)質(zhì)量、維護(hù)生產(chǎn)環(huán)境安全性等作用。77A5E70F-01BF-4160-B531-BC9347DEEA74

PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

在既往的工業(yè)工廠生產(chǎn)過程中，受到機(jī)床工作效率低、運(yùn)行時(shí)間有限、故障發(fā)生概率大等問題的限制，導(dǎo)致其生產(chǎn)效率與質(zhì)量始終無法有效升級。而造成這種情況的主要原因就在于傳統(tǒng)的機(jī)床系統(tǒng)大多以繼電器控制系統(tǒng)為主要系統(tǒng)，需要相關(guān)的技術(shù)人員能夠及時(shí)做出調(diào)整。PLC技術(shù)能夠?qū)C(jī)床系統(tǒng)中的軟硬件進(jìn)行全面性的升級、優(yōu)化，同時(shí)也能夠?qū)C(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便在發(fā)生問題時(shí)進(jìn)行及時(shí)的上報(bào)與處理。以傳統(tǒng)機(jī)床中的氣動系統(tǒng)為例，PLC技術(shù)的存在能夠在替代氣動系統(tǒng)開展工作后簡化機(jī)床系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，達(dá)成提升響應(yīng)效率、降低操作難度的目標(biāo)[5]。

PLC技術(shù)在混合料生產(chǎn)中的應(yīng)用

混合料生產(chǎn)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)工廠生產(chǎn)過程中，其本質(zhì)就是對各種生產(chǎn)原料的合成與再加工。在傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中想要完成這一工作，通常需要工作人員對有待合成的原料進(jìn)行詳細(xì)檢測，意在細(xì)致地篩選出符合工廠生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的材料，以保障混合料生產(chǎn)的質(zhì)量。人工篩選材料的工作效率較低，同時(shí)也極易出現(xiàn)漏檢、錯檢的情況，一旦發(fā)生問題，就有可能導(dǎo)致整批次混合料的報(bào)廢。將PLC技術(shù)融入混合料電氣自動化生產(chǎn)工作中，能夠彌補(bǔ)人工檢測中存在的漏洞，起到提升檢驗(yàn)質(zhì)量、縮減檢驗(yàn)時(shí)間的作用。具體而言，結(jié)合了PLC控制器的混合料原材料自動檢驗(yàn)程序，能夠精準(zhǔn)地篩選出質(zhì)量與性能符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的原材料[6]。

PLC技術(shù)在邏輯控制工作中的應(yīng)用

工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)工作中會涉及控制工作，如流水線自動控制工作、單機(jī)控制系統(tǒng)以及群體控制系統(tǒng)等，凡是此類的控制工作都需要依托于PLC邏輯控制技術(shù)，才能維持其穩(wěn)定性與高效性。相較于其他控制系統(tǒng)而言，PLC技術(shù)所要編寫的程序較為簡單。基于此，當(dāng)工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的邏輯控制關(guān)系出現(xiàn)問題時(shí)，相關(guān)的工作人員只需要依照實(shí)際問題去重新在PLC控制系統(tǒng)中編寫、輸入相應(yīng)的程序指令即可。并且，PLC邏輯控制系統(tǒng)具有十分強(qiáng)悍的邏輯運(yùn)算能力，因此依托于PLC技術(shù)開展的邏輯控制工作通常具有極強(qiáng)的精準(zhǔn)度，它的存在對整體邏輯監(jiān)督、控制工作，甚至生產(chǎn)工作而言皆有一定的積極影響。

PLC技術(shù)在電氣開關(guān)量控制中的應(yīng)用

開關(guān)量控制素來是我國各大工業(yè)工廠生產(chǎn)制造過程中不可或缺的構(gòu)成部分。以汽車生產(chǎn)加工工業(yè)為例，工作人員在對各種生產(chǎn)線的工位進(jìn)行監(jiān)管與控制時(shí)，就會大量使用到以PLC技術(shù)為主的開關(guān)量控制系統(tǒng)。其中以中型PLC開關(guān)量控制系統(tǒng)為主，總體控制系統(tǒng)中的I/O開關(guān)量的控制點(diǎn)數(shù)通常保持在300個(gè)左右。而繼電器設(shè)備的使用效果可以在一定程度上決定開關(guān)量控制系統(tǒng)的工作質(zhì)量，假設(shè)工業(yè)生產(chǎn)過程中繼電器設(shè)備出現(xiàn)問題，那么整體的電氣自動化系統(tǒng)也會陷入停擺的局面之中。這就需要借助PLC可編程技術(shù)去完善電氣開關(guān)量控制中的作用效果，以保障設(shè)備的生產(chǎn)效果能夠控制在合理的范圍之中。由此，在面對繼電器開關(guān)控制器的相關(guān)問題時(shí)，可以采用PLC變成控制技術(shù)對其進(jìn)行全面性的優(yōu)化處理，以PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性來保障繼電器的正常使用效果，促進(jìn)生產(chǎn)工作質(zhì)量的提升。同時(shí)，采用PLC技術(shù)的開關(guān)量控制器還能夠及時(shí)反映繼電器開關(guān)的真實(shí)運(yùn)行情況，以便于工作人員對繼電器的監(jiān)督與管控，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)能夠及時(shí)地采取相關(guān)的編程控制，進(jìn)而升級繼電器開關(guān)控制的反應(yīng)效率。

PLC技術(shù)在工業(yè)電氣領(lǐng)域中的發(fā)展方向

PLC技術(shù)高速度、大容量發(fā)展方向

高速度、大容量的生產(chǎn)性能是全部工業(yè)生產(chǎn)都孜孜以求的設(shè)備、系統(tǒng)性能，而應(yīng)用了PLC技術(shù)的工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)，能夠最大化地發(fā)揮其運(yùn)行與使用價(jià)值?，F(xiàn)階段，我國的PLC掃描速度已經(jīng)能夠達(dá)到0.1ms/k步左右，同時(shí)其儲存量也拓展至了幾十兆字節(jié)的程度。目前已經(jīng)有部分PLC生產(chǎn)商會開始使用磁盤儲存器抑或是硬盤，以達(dá)到擴(kuò)大設(shè)備儲存量，提升其運(yùn)行效率的目的。因此，在工業(yè)電氣自動化的未來發(fā)展中，PLC技術(shù)的運(yùn)行速度以及容量都需有所進(jìn)步，方能滿足工業(yè)電氣自動化的實(shí)際發(fā)展需求。

PLC技術(shù)超大型、超小型發(fā)展方向

現(xiàn)階段，我國市面上的PLC系統(tǒng)設(shè)備多以中小型的狀態(tài)出現(xiàn)，而為了達(dá)到未來工業(yè)電氣自動化的實(shí)際發(fā)展需求，需要PLC系統(tǒng)設(shè)備相關(guān)研究、生產(chǎn)人員增強(qiáng)對超大型、超小型設(shè)備的關(guān)注，在保障其運(yùn)行質(zhì)量的基礎(chǔ)上加大相關(guān)規(guī)模設(shè)備的生產(chǎn)量，以滿足當(dāng)下工業(yè)電氣自動化生產(chǎn)作業(yè)的多元化需求。例如，當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)過程中已經(jīng)出現(xiàn)了對最高配置I/O點(diǎn)數(shù)高達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC系統(tǒng)設(shè)備的使用需求[7]。工業(yè)需求的轉(zhuǎn)變對于相關(guān)科研人員而言不僅僅是其職業(yè)生涯中的挑戰(zhàn)，更是推動相關(guān)行業(yè)進(jìn)步的機(jī)遇，各界應(yīng)明確PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢，從而制造出如“多CPU協(xié)同工作系統(tǒng)”“最小配置I/O點(diǎn)數(shù)為8～16點(diǎn)PLC”“大容量儲存器”等系統(tǒng)、設(shè)備，進(jìn)而在推動行業(yè)進(jìn)步的基礎(chǔ)上促進(jìn)整體社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

PLC技術(shù)智能化發(fā)展方向

但隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)也需要有效改革傳統(tǒng)的人工化、機(jī)械化作業(yè)模式，以滿足當(dāng)下行業(yè)生產(chǎn)過程中自動化、智能化、人性化的需求。PLC在冶金、電力、煤礦等工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中皆具有不可替代的重要地位，因而其應(yīng)該依照工業(yè)生產(chǎn)需求的變化而調(diào)整自身的發(fā)展方向。以高速計(jì)算模塊、智能化控溫模塊、智能通信、人機(jī)協(xié)同等智能化PLC模塊為例，其都能夠在一定程度上滿足工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中安全、穩(wěn)定、高效的作業(yè)需求。因此，相關(guān)廠商應(yīng)增加對智能化PLC模塊的關(guān)注程度，不僅積極地對現(xiàn)有的智能化模塊采取優(yōu)化與升級舉措，還應(yīng)該增加新PLC智能模塊的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)力度，以此來全面性地提升工業(yè)電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

5結(jié)語

依照我國現(xiàn)階段的工業(yè)電氣自動化領(lǐng)域發(fā)展情況而言，PLC技術(shù)的存在能夠輔助電氣自動化體系完成高效生產(chǎn)。PLC技術(shù)能夠全面性提升工業(yè)生產(chǎn)的安全性、便捷性與智能性，有助于實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步革新、發(fā)展。工作人員應(yīng)該在學(xué)習(xí)PLC技術(shù)相關(guān)先進(jìn)技術(shù)理論的基礎(chǔ)上，不斷地在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中總結(jié)PLC技術(shù)的應(yīng)用利弊與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以達(dá)到優(yōu)化PLC技術(shù)應(yīng)用，創(chuàng)新生產(chǎn)效率與質(zhì)量的目標(biāo)，助力于我國整體工業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]袁酉亮.PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用研究[J].軟件，2019，40（12）：97-99.

[2]康金濤，蔡其星，駱慧，等.PLC遠(yuǎn)程維護(hù)控制系統(tǒng)技術(shù)分析與設(shè)計(jì)[J].自動化與儀表，2021，36（12）：19-23，28.

[3]王占貴，霍明明.基于西門子PLC的帶式輸送機(jī)輸煤自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2020，41（3）：15-16.

[4]朱建芳.基于PLC的車載通信設(shè)備自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41（14）：34-36，40.

[5]王佃超.PLC技術(shù)在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].科技資訊，2021，19（32）：45-47.

[6]龐小蘭.PLC在機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2020，18（16）：75，77.77A5E70F-01BF-4160-B531-BC9347DEEA74