現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)分析

陳長(zhǎng)鋒

（山東省棗莊市臺(tái)兒莊區(qū)職業(yè)中專，山東 臺(tái)兒莊 277400）

目前，社會(huì)各領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)化技術(shù)的需求量持續(xù)增長(zhǎng)，需積極引入自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)與改革生產(chǎn)鏈條。對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展，電氣生產(chǎn)與工作是關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，通過自動(dòng)化設(shè)計(jì)與管控電氣生產(chǎn)及電氣工程，可最大化地運(yùn)用電氣工程技術(shù)，保障PLC技術(shù)應(yīng)用更合理，也可在電氣工程技術(shù)運(yùn)用中，實(shí)施自動(dòng)化技術(shù)，以此來提高項(xiàng)目應(yīng)用合理性。在電氣控制中應(yīng)用PLC技術(shù)，可完成控制程序編程，且能夠綜合應(yīng)用分析控制，以此來提高技術(shù)應(yīng)用效果。

1 PLC 技術(shù)的應(yīng)用原理和工作特點(diǎn)

PLC技術(shù)應(yīng)用流程主要分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新3個(gè)階段，然后便是系統(tǒng)闡述。首先，輸入采樣環(huán)節(jié)則是系統(tǒng)通過全面掃描數(shù)據(jù)捕捉到基礎(chǔ)信息，且將其輸入到I/O 映像區(qū)中相應(yīng)的單元內(nèi)。其次，用戶執(zhí)行與輸出刷新環(huán)節(jié)。然而在進(jìn)入這兩個(gè)環(huán)節(jié)前，即便是輸入信息出現(xiàn)了變化，I/O映像區(qū)中相應(yīng)單元中各種數(shù)據(jù)并未出現(xiàn)變化。所以，輸入脈沖信號(hào)寬度必須要超過一個(gè)掃描周期，如此才可確保輸入信息均能夠被讀取。接下來，用戶程序執(zhí)行環(huán)節(jié)中，可編程邏輯控制器往往采取以上到下的順序依次地掃描用戶程序。每一個(gè)梯形圖掃描時(shí)，應(yīng)先對(duì)左側(cè)控制線路進(jìn)行重點(diǎn)掃描，再以先左后右、先上后下的順序綜合性、全面地邏輯運(yùn)算控制線路，基于運(yùn)算結(jié)果對(duì)線路狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷，且做出相對(duì)應(yīng)的反應(yīng)，則是執(zhí)行輸出命令。最后，輸出刷新環(huán)節(jié)。掃描完用戶數(shù)據(jù)后，CPU基于I/O映像區(qū)狀態(tài)及全部輸出數(shù)據(jù)鎖存電路，對(duì)外設(shè)進(jìn)行有效驅(qū)動(dòng)，確保整個(gè)電氣控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。

2 PLC技術(shù)在電氣控制中的優(yōu)勢(shì)分析

2.1 較強(qiáng)抗逆性

以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)的集成電路的結(jié)構(gòu)可靠性較強(qiáng)，可對(duì)報(bào)警器的集成進(jìn)行全面監(jiān)控，PLC技術(shù)自身具有較強(qiáng)的抗擾能力，再加上報(bào)警器，若在運(yùn)行期間出現(xiàn)異常或故障便會(huì)立即預(yù)警。不同于繼電裝置，PLC在繁瑣工業(yè)環(huán)境中的適用性更強(qiáng)，且通過編寫針對(duì)性程序?qū)ν饨缭O(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控與診斷，因此穩(wěn)定性、安全性較高。

2.2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

PLC技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化了傳統(tǒng)接線邏輯，且具有較高的集成性，利用各種符號(hào)與簡(jiǎn)單接口將設(shè)定的參數(shù)充分表達(dá)出現(xiàn)，可操作性較強(qiáng)，也極易掌握相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，只需掌握簡(jiǎn)單變成邏輯便可高效率使用PLC。另外，在PLC實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，對(duì)控制器體積進(jìn)行合理調(diào)整，結(jié)構(gòu)可靠且簡(jiǎn)單。

2.3 模塊化語(yǔ)言

芯片編程模塊化特征較為明顯，可有效控制各種語(yǔ)言，在這一基礎(chǔ)上，編輯人員只需熟悉掌握程序語(yǔ)言便可完成編譯，無(wú)需投入大量時(shí)間學(xué)習(xí)變成語(yǔ)言。同時(shí)，PLC無(wú)需借助外接線便可連接終端，指令下達(dá)、傳輸速度加快，識(shí)別語(yǔ)言能力較強(qiáng)。

2.4 維護(hù)相對(duì)容易

存儲(chǔ)邏輯設(shè)計(jì)可積極簡(jiǎn)化內(nèi)外部結(jié)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且還具有較高的反應(yīng)靈敏度，咋子加上報(bào)警及診斷裝置，有助于順利完成維護(hù)工作。同時(shí)，由于PLC程序可迅速修改，為后期改造提供便捷條件，以此來有效控制檢測(cè)與維護(hù)所投入的成本。另外，在通信網(wǎng)絡(luò)中，其通信速率往往高于1Mbps，負(fù)荷則低于60%。

3 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

3.1 在順序控制中的應(yīng)用

在順序控制中運(yùn)用PLC技術(shù)，可確保輸入控制模塊、CPU控制模塊、輸出控制模塊以及傳感器密切配合，從而構(gòu)建成連續(xù)、完整地生產(chǎn)順序控制系統(tǒng)。例如，現(xiàn)行火電廠氣力輸灰系統(tǒng)還設(shè)置有上煤連鎖系統(tǒng)。值得注意的是，運(yùn)用PLC技術(shù)，可使用現(xiàn)場(chǎng)傳感器、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程控制順利地輸入數(shù)據(jù)信息，網(wǎng)絡(luò)連接現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)工作站，借助工作站對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行有效控制，擴(kuò)大控制范圍，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行有效控制，以此來提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性。如三相電動(dòng)機(jī)順序控制中應(yīng)用PLC技術(shù)，電動(dòng)機(jī)M2控制電路與接觸器KM1線圈并接，同時(shí)與KM1自鎖觸頭串接，在電動(dòng)機(jī)M1運(yùn)行后，M2才能啟動(dòng)，達(dá)到了順序控制的目的。

3.2 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電氣工程伺服控制中運(yùn)用PLC技術(shù)，可提高機(jī)械設(shè)備控制精準(zhǔn)度。然后，再借助伺服電機(jī)、伺服控制器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行，如此便可妥善解決運(yùn)動(dòng)控制過程中遇到的各種難題，所以PLC技術(shù)運(yùn)用十分廣泛。借助數(shù)字脈沖編碼器確定閉環(huán)控制器中伺服電機(jī)具體位置，如此可高效率地判斷與修正位置，保證機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)行，提高控制精度，實(shí)現(xiàn)最佳的效果。PLC是一種全數(shù)字化系統(tǒng)，可積極調(diào)試系統(tǒng)，妥善處理穩(wěn)態(tài)誤差、靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差等情況，對(duì)系統(tǒng)調(diào)試過程中出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備加工誤差進(jìn)行積極修正，有效控制系統(tǒng)研發(fā)成本。

3.3 在機(jī)床電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，多軸聯(lián)動(dòng)廣泛運(yùn)用于機(jī)床數(shù)控中。但是，在傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)中主要生產(chǎn)加工一些精度要求較低、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的零部件，而在加工生產(chǎn)密度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件時(shí)需借助PLC技術(shù)。在加工生產(chǎn)中引入PLC技術(shù)，利用編碼器及編寫程序，有效控制聯(lián)動(dòng)軸。目前，多軸聯(lián)動(dòng)控制時(shí)依然存在加工精度、動(dòng)態(tài)性能等問題，因此對(duì)控制系統(tǒng)中硬件設(shè)備要求日益嚴(yán)格，如數(shù)控設(shè)備中使用高位數(shù)CPU、高分辨率伺服、高速納米級(jí)插補(bǔ)運(yùn)算?？v觀整個(gè)軟件，指令代碼是加工質(zhì)量的有效保障。通過分組各種簡(jiǎn)單指令，構(gòu)建成輸入輸出參數(shù)的功能塊、精度補(bǔ)償、全過程仿真和標(biāo)準(zhǔn)件自動(dòng)編程，以此來強(qiáng)化加工水平，從而漸漸發(fā)展成為精度更高的加工。多軸數(shù)控機(jī)床操作較為便捷，能夠?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)更廣闊的發(fā)展空間。

3.4 在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用可大力提高工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量與效率。程序員、管理人員基于產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量要求，在PLC系統(tǒng)中輸入相對(duì)應(yīng)的指令，以此來確保工業(yè)機(jī)器可穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，中央控制室可實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程中各機(jī)器設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)計(jì)劃相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。在生產(chǎn)過程中如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)缺陷情況，應(yīng)迅速停止生產(chǎn)，并積極修復(fù)故障，并采用PLC系統(tǒng)方針程序迅速發(fā)現(xiàn)故障，通過修正指令或重新輸入?yún)?shù)，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行有效修復(fù)，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定穩(wěn)定，進(jìn)一步提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與效率。在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高生產(chǎn)效率，而且還提升了產(chǎn)品品質(zhì)。

3.5 在數(shù)據(jù)控制中的應(yīng)用

對(duì)于自動(dòng)化工作而言，數(shù)據(jù)處理尤為關(guān)鍵，而PLC技術(shù)也是這樣。在PLC技術(shù)中，可利用簡(jiǎn)單編程程序初步篩選出信息，全方位掃描設(shè)備內(nèi)部梯形圖，從而獲取更多、更全面的設(shè)備信息，借助程序合理化處理信息，對(duì)操作步驟予以簡(jiǎn)化，從而有利于提高PLC運(yùn)行效率，有效化處理數(shù)據(jù)信息。目前我們正處于數(shù)字信息時(shí)代，數(shù)據(jù)安全性尤為關(guān)鍵，加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理能夠高效率處理各種數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)控制而言，主要包括控制部分與被控制對(duì)象兩方面，利用控制程序合理采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并由控制人員編制程序，借助數(shù)字統(tǒng)計(jì)方法合理控制數(shù)據(jù)?？傊?，在數(shù)據(jù)運(yùn)行時(shí)，利用PLC技術(shù)可更合理地進(jìn)行控制。

3.6 在開關(guān)量控制中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)控制也隨之高速發(fā)展，且工業(yè)自動(dòng)化水平也不斷地提升。對(duì)于電氣工程與自動(dòng)控制而言，數(shù)字開關(guān)量較為重要。實(shí)踐活動(dòng)中，工作人員可借助PLC技術(shù)對(duì)開關(guān)數(shù)量進(jìn)行控制，并借助數(shù)字編程，提高開關(guān)數(shù)量控制的可靠性、穩(wěn)定性。值得注意的是，在當(dāng)前電氣工程及其自動(dòng)化發(fā)展中，以往燈光控制已經(jīng)無(wú)法迎合實(shí)際生產(chǎn)所需，難以進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，因此開關(guān)控制中應(yīng)積極運(yùn)用PLC技術(shù)。采用這一技術(shù)可有效控制生產(chǎn)機(jī)械的能耗，確保設(shè)備始終處于運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)設(shè)備使用時(shí)間。同時(shí)，PLC技術(shù)能夠消除以往繼電氣設(shè)備，虛擬繼電氣予以替代，提高開關(guān)控制的精準(zhǔn)度，對(duì)開關(guān)進(jìn)行數(shù)字、遠(yuǎn)程控制，避免開關(guān)控制影響電氣控制效果。另外，PLC技術(shù)可將開關(guān)控制中各種問題進(jìn)行有效解決，避免相似錯(cuò)誤反復(fù)出現(xiàn)，有利于電氣自動(dòng)化控制。PLC技術(shù)高速特征較為明顯，能夠縮短控制及短期響應(yīng)時(shí)間，從而最大化利用資源。利用PLC技術(shù)能夠避免出現(xiàn)短路情況，預(yù)防系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)設(shè)備無(wú)法正確使用引起的短路問題。在電氣工程自動(dòng)化控制中，PLC技術(shù)應(yīng)用還是存在一些不足指出，這時(shí)需全面分析其技術(shù)特征，并巧妙運(yùn)用PLC技術(shù)，進(jìn)一步提高切換系統(tǒng)控制效果。使用PLC技術(shù)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行有效控制，把原有加工方式改變?yōu)橐粋€(gè)集成系統(tǒng)，加快了加工效率，彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)床不足點(diǎn)，更高效地控制機(jī)床，且能夠獲取最優(yōu)的基礎(chǔ)條件。引入PLC技術(shù)的機(jī)床可有效控制液壓、機(jī)械功能，為機(jī)床控制技術(shù)的運(yùn)用奠定最佳基礎(chǔ)。例如，利用PLC技術(shù)控制運(yùn)輸車，如圖1所示。其中，XO07、X010～X013分別為5個(gè)站點(diǎn)的行程開關(guān)；XO02～XO06分別為5個(gè)站點(diǎn)的呼叫按鈕開關(guān)；X001、X002分別對(duì)應(yīng)于啟動(dòng)按鈕開關(guān)與停止按鈕開關(guān)；Y001為電機(jī)的反轉(zhuǎn)繼電器，控制運(yùn)輸小車的左行；Y001為電機(jī)的正轉(zhuǎn)繼電器，控制小車的右行。通過計(jì)算機(jī)指令控制內(nèi)部繼電器的通斷，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸小車的左行或者右行。

圖1 運(yùn)輸小車PLC外部接線圖

3.7 在自動(dòng)切換中應(yīng)用

相比于傳統(tǒng)控制方法，電控系統(tǒng)運(yùn)行故障較為嚴(yán)重，維護(hù)時(shí)需投入大量時(shí)間與精力處理故障。然而，故障處理風(fēng)險(xiǎn)較大，造成控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種問題，損壞很多重要部件。合理運(yùn)用PLC技術(shù)，可迅速發(fā)現(xiàn)與準(zhǔn)確評(píng)估故障，便于工作人員迅速、準(zhǔn)確地定位故障，并制定針對(duì)性有效地處理方案。所以，運(yùn)用PLC技術(shù)可有效解決這一情況，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。而運(yùn)用PLC技術(shù)，其可編程功能較強(qiáng)，且可輕松重寫加工程序。另外，電氣自動(dòng)控制應(yīng)用方面，可有效地提高電氣系統(tǒng)整體運(yùn)行控制效率及穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，電氣控制系統(tǒng)運(yùn)用日益普及，相比于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，該技術(shù)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、實(shí)用性、便捷性等優(yōu)勢(shì)。在電氣工程系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)用PLC技術(shù)有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率、安全性與穩(wěn)定性。所以，企業(yè)應(yīng)應(yīng)用PLC技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化企業(yè)生產(chǎn)效率，促使其能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中得以生存與發(fā)展。