PLC在電氣設備自動化控制的應用

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摘要：隨著科學技術的發展，以及工業化發展的深入，plc技術可以改變傳統自動化控制模式，克服傳統電氣自動化控制系統中存在的問題，從而提高工業生產行業的電氣運行效率和質量?，F階段，傳統工業生產模式無法適應現代社會發展的需求，發展自動化技術已成為現代工業的重要內容，近年來現代化數字模擬控制系統被應用到工業生產中，極大地提高了生產效率，推動工業的發展。本文概述了PLC技術基礎，并結合該技術的應用優勢，分析該技術在電氣設備自動化控制中的具體應用，討論利用該技術應該如何實現電氣設備自動化控制設計優化。

關鍵詞：PLC；自動化控制系統；優化設計

1PLC概述

1.1PLC的含義。PLC是一種可編程邏輯控制器，也是集自動化技術、微機控制技術和繼電器控制技術的系統，主要被應用在工業生產的控制設計中。PLC控制系統有專門的硬軟件設備，另外各個設備之間互相獨立，主要構件有CPU、存儲器、輸入輸出模塊、編程器等。該系統的核心是利用存儲器進行數據采集、分析和處理工作。1.2PLC的結構。PLC的結構可以分成整體式與組合式2種，整體式又叫箱式結構，組合式結構則更具有靈活度，比如可以結合實際工業生產的需要進行不同規模、功能的組合，整體式結構簡單、體積小且成本較低，輸出和輸入電路電源比較穩定。而組合式結構總線板上總線槽較多，且能在線槽上設置PLC模塊來實現相關功能。組合式的PLC在安裝好以后可進行模塊識別，通過組態形成不同的控制規模與功能，并使整個系統的靈活性更高。根據實際生產流程可采用就地控制和集中化控制設置電動機，比如某套生產裝置有10臺電動機，明確了相互之間的時序、順序和邏輯關系，在電動機正常運行、正常停車和出現事故停車時分別有3種時序和順序進行控制，具體控制原理如下圖1所示。1.3PLC的功能和優勢。PLC的基本功能有第一邏輯控制功能、定時控制功能、計數控制、步進控制等。其中第一邏輯控制功能也叫作位處理功能，是PLC控制系統的最基礎功能；定時控制是利用定時器來完成控制；計數控制的工作原理是在計數數值時產生狀態信號，利用該信號完成對某操作系統的控制；步進控制是利用多個位移寄存器來實現控制，以時間邏輯信號以及計數邏輯信號為轉換條件。另外還有數據處理、回路控制、通信聯網、監督控制、停電記憶等功能。PLC具有存儲量大、計算機反應速度快、智能化的優勢，且通過技術的不斷完善，可實現人機互動，為人們的生活生產提供更多的便利。尤其在將該技術和信息技術、通信技術結合以后，可滿足更多電氣設備生產自動化控制的要求，不斷朝著速度快、集成度高、智能化的方向發展。此外，PLC模塊的體積較小，隨著科學技術的發展進步許多超小型的PLC模塊重量在150g以下，大小在100毫米以下，這種小型的模塊在運行時產生極低的能耗，安裝也非常方便。

2PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用

2.1在順序控制技術中的應用。為電氣自動化系統在運行時會隨著運行時間的增長而不斷增加能耗，從而影響生產運營的經濟效益，利用PLC技術進行順序控制可改善上述情況。在電氣自動化控制中，通過對開關量的控制，不斷優化傳統繼電器控制元件，從而提高系統的靈活性和實現對順序的控制，并實現控制部位的模塊化，采用單獨控制方式還能避免某個設備本身質量差或控制順序的問題而引起控制反應慢、效率低下等問題。2.2在開關量控制中的應用。傳統的電氣開關量控制采用的是電磁型繼電器操作，該方式操作容易出現失誤，而且系統接線操作復雜，會直接影響操作控制的可靠性與穩定性，而且還會因為受到外界因素的影響而出現運行效率低下的問題。利用PLC自動化控制技術可實現對電氣自動化控制中繼電器的改進和優化，并嚴格控制好操作系統中觸點發生故障的概率。在實際開關量控制的應用中，利用PLC技術進行開關量控制設計，并用斷路顯示器進行集中化控制，不斷完善系統中存在問題的元件，可有效提升自動控制系統的綜合利用率。2.3在閉環控制中的應用。將PLC技術應用到閉環控制系統中，主要是利用該技術實現對每一臺泵類電動機的控制，比傳統手工控制和現場控制而言，自動化控制方法可以根據泵機的實際運行情況選擇合適的自動化控制方式并實現對電機運行狀態的有效控制。因為PLC技術具有優越的自我控制能力，在閉環中使用該技術可提升電氣控制系統的安全穩定性，從而完善電氣設備自動化控制系統。PLC閉環控制示意圖如下圖2所示。

3PLC自動化控制系統優化設計的基本要求和原則

利用PLC技術進行電氣設備自動化控制系統的設計，主要目標是為滿足被控制對象的基本工藝要求，也是為了提升自動化控制的水平，和電氣行業工業生產的效率與質量要求。在進行自動控制系統優化設計時一方面必須滿足生產工藝方面的要求、生產質量和效率方面的要求，另一方面是為滿足設計優化的原則，比如基本工藝優化、設計方案優化以及整個設計過程安全優化等等。3.1滿足被控制對象的基本工藝要求。首先，在利用PLC技術進行自動控制系統設計優化時，最基本的是要滿足被控制對象，即電氣設備生產控制的工藝要求。在進行設計時應該先分析電氣設備的用途、應用場合等，在分析相關數據的基礎上安排相關人員設計詳細的方案。對電氣設備生產進行研究是為了能夠及時發現并解決設計中存在的和實際不相符合的地方，使所形成的設計方案盡可能滿足被控制對象的生產要求。3.2制定經濟合理、簡單方便的設計方案。由于早期對電氣設備自動化控制系統的設計方案還存在不少需要改進的問題，為此在設計優化時一方面要保證不可影響自動控制系統的基本功能，另一方面必須做好對設計方案中相關內容的調整完善，盡量使設計的方案更加經濟合理、簡單方便，并達到最為理想的設計效果。3.3保證設計主線的安全。在設計優化中還必須保證設計主線的安全和可靠，一方面要求保證系統運行的質量和效率，另一方面更高保證自動化控制系統在對生產過程進行控制時的安全，避免因為系統故障而引發安全事故。3.4確定PLC控制系統的規模和類型。根據工業生產基本工藝流程以及生產的復雜度可以將PLC控制系統的規模分成大中小3種，其中大規模的PLC控制系統是指在工業生產中由對生產的每一個環節進行大規模化的過程控制，實現工廠自動化網絡控制，規定I/O點數在512以上，選擇有智能控制、數據庫、中斷控制以及含有高級函數運算的PLC，同時要注意和工業生產現場總線結合起來，從而實現對工業生產的網絡化通訊和自動化控制。此外，應結合工業生產工藝基本要求分析被控制對象的復雜度，然后確定I/O點數和I/O類型，估計內存容量選擇合適的機型，避免資源的浪費。也可根據PLC控制系統的輸出端的負載是直流還是交流電，是大電流還是小電流來判斷該輸出端應該采用何種輸出方式，在不同的電流負載下應該選擇不同的輸出方式，輸出方式的選擇關系到系統是否能夠在工作中穩定運行。3.5確定PLC編程工具。PLC編程工具有手持編程器、圖形編程器以及計算機和PLC軟件包編程。其中一半的手持編程器的編程原理是，用商家規定的語句表進行編程，特點是效率不高，適合用在內存小且用量也小的產品中，這樣便可以發揮其體積小、成本低和易于操作調試的優勢。圖形編程器采用的是梯形圖編程，因為圖形簡潔明了，所以能給人以直觀的感受，方便工作人員觀察。不過該類編程器的造價較高，主要適合用在微型或中檔的PLC中。而計算機和PLC軟件包編程，是一種工作效率最高的編程方式，但同時該方式的成本較高，且在投入使用前對其進行現場調試時難度較大，主要適合用在中高檔的PLC系統中。

4PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用趨勢

隨著PLC技術在電氣自動化控制技術中的應用，將有更多的計算機技術成果在PLC設計中得到應用，且電氣設備存儲容量、運算速度以及智能等越發完善。在未來一段時間，PLC技術自動化控制技術將不斷完善優化，尤其是自動化控制系統的優化設計將拓寬應用領域，更多電氣設備功能將不斷完善、產品將更加豐富。而PLC技術的深入研究和設計應用，也會使更多人機互動和完善的通信設備應用到各種電氣設備自動化控制場合，該技術將成為電氣設備自動化控制系統設計中的核心，充分發揮其安全可靠性、智能性和網絡化、高集成度和高響應速度的優勢，使電氣設備自動化控制功能得到全面優化。

5結語

綜上所述，PLC自動化控制系統是一種在生產中進行自動控制的操作系統，在復雜環境下因為容易受到電磁干擾可能會出現運行錯誤從而對系統功能產生一定影響，不能滿足現代化工業生產的需要。做好電氣自動化控制系統的優化設計會涉及多種因素，是一項復雜的系統工程，必須要采用正確的設計思想，并在實踐中不斷總結經驗?？傊?，將PLC技術應用到電氣自動化控制系統中，可通過自動化控制功能的完善，將計算機技術和通信技術結合起來，從而提高工業電氣設備的控制效果。在實際電氣設備自動化控制中，還能利用PLC技術進行系統設計優化，并利用PLC技術實現對系統中順序的控制、開關量的控制和閉環的控制。對PLC技術在電氣自動化控制系統中的應用研究，也可以拓展PLC技術的應用范圍，為實現PLC技術的網絡化應用奠定基礎。

參考文獻：

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作者:劉元禮 單位:云南機場集團有限責任公司