电气自动化中PLC技术的应用

胡克

摘要：电气自动化是工业自动化的重要组成部分，也是工业经济发展的一项重要技术，是一个国家现代化发展的重要标志，可以说电气自动化水平代表着一个国家的工业发展水平。随着电气自动化的快速发展，各种先进的科学技术开始全面用于电气自动化当中。PLC技术是基于计算机技术而产生的一种可编程控制器，是智能控制技术的一种，这种技术已开始应用到电气自动化当中，并且显著提高了电气自动化水平。

关键词：电气自动化；PLC技术；应用

1、电气自动化与PLC技术概念

1.1电气自动化

电气自动化主要是指研究与电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析、研制开发及电子和计算机等领域的一门科学。随着经济的发展和各种科学技术的运用，我国的电气自动化走上了快速发展的道路，电气自动化水平不断提高。

目前，电气自动化已运用于工业生产的各个领域，并且已在电气自动化中融入了嵌入式网络通信技术等，收到了良好的效果。尤其是PLC技术的应用，显著提升了电气自动化的灵活性和控制性，大大拓展了其应用领域和应用范围。

1.2 PLC技术

PLC技术是可编程控制器的简称，它虽然本身属于计算机技术，却是为工业控制应用专门设计制造的一种控制器。早期的可编程控制器又被称为可编程逻辑控制器，随着计算机技术的发展和PLC本身的逐渐成熟，现在所使用的PLC已远远超出了逻辑控制的范围，不过习惯上仍称为PLC。

PLC的控制原理主要分为三个步骤，即输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。在输入阶段，PLC利用数据扫描器一次读入所有的输入状态和数据并存在PLC的I/O映像区内。然后按照由上到下的基本顺序扫描用户程序，一般呈现出一个梯形图，扫描完成后进行逻辑运算，根据运算的结果刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应的位状态。扫描用户程序以后，就进入输出刷新阶段，控制器中的CPU向系统发出指令，按I/O映像区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，在经过输出电路驱动外设，达到控制电器系统的目的。

2、PLC技术的电气自动化应用

2.1中央空调中的应用

中央空调与工农业生产和生活有着密切的关系，无论是在工业生产中，还是在城市居民的日常生活中，都是不可缺少的一种工业系统。例如，在一些对温度要求比较高的电子企业中，中央空调是车间生产的必备设备，一般要借助中央空调来稳定车间内的温度。

目前，中央空调冷冻系统的控制方式主要有三种，即早期的继电器控制系统、直接数字式控制器及可编程序控制器控制系统。其中，PLC控制系统不仅智能化水平较高且具有良好的抗干扰能力，对控制系统的结构也没有硬性的要求，运行的可靠性大大提高，使用和维护起来也很方便，目前已成为中央空调中应用最广泛的控制系统。

2.2顺序控制中的应用

顺序控制通常是由现场传感器、I/O站与主站层等三层网络结构所构成的，其中，主站层是由人机接口与PLC控制器共同组成的并设置于整个系统集控室中。在集控室当中，其主要是由PLC技术的控制系统所构成的，具有自动控制功能，不过也需要手动操作，对带联锁与解除联锁进行控制。

主站层与I/O站间是通过光纤总线进行连接的，I/O站和现场传感器间是通过二次控制的电缆进行连接的。整个系统的程序是由多个功能模块与一个主程序的功能模块所组成的。企业工作人员能够在控制室中，通过PLC远程站完善系统功能，对其整个设备系统的运行工况进行控制与监视，可有效地实现整个钢厂系统的自动控制，甚至可实现无人值班，有效地提高了整个钢厂系统生产的可靠性与生产效率。

2.3公路交通系統中的应用

随着城市的快速发展，公路交通系统在很大程度上决定了城市的秩序，尤其是交通秩序，立交桥等城市交通系统的复杂化，使交通信号灯的控制更加困难。传统的交通信号灯的控制方式已不适应公路交通系统快速发展的需要，现在很多城市将PLC技术应用到交通信号灯系统设计中，形成了PLC型交通信号灯控制器，对交通信号灯的控制能力大大增加，使其对城市发展的适应力能力明显地提高。

PLC控制器对外部环境的适应力很强且内部具有丰富的定时器资源，对城市交通发展中常用的“渐进式”信号灯能够进行精确的控制，特别是能够实现对岔路口的控制。目前，国内使用的PLC交通信号灯控制系统在内部具有实时时钟，通过PLC编程控制可以对交通信号进行全天候的无人管理。由于PLC控制器自身具有联网通讯的功能，这样就能够帮助交通部门对各个信号灯进行局域网式的统一调度和管理，最大程度地缩小车辆信号灯的等候时间，从而更加科学地对城市交通进行管理。

2.4开关量控制中的应用

随着PLC技术的不断发展，基于PLC技术的电气自动化系统被广泛应用在工业领域例如钢铁企业系统中的开关量控制与顺序控制。钢铁企业的原控制系统多采用电磁型的继电器作为主要元件，不过此类控制系统因继电器中含大量的电磁设备，其触点比较多，众多机械触点降低了设备运行的可靠性，并且存在接线复杂及使用寿命低等问题，体积大占用了较大空间。

目前，PLC技术的应用对开关量控制中的诸多问题进行了解决，尤其是PLC可靠性很高，控制断路器可靠性也很高，有效保证了钢厂开关设备的安全运行，控制高压断路器可以很好地执行正常手动分、合闸的操作，给出相应的指示信号；在其不能正常操作的时候，也可给出相应的指示信号；在正常分、合闸结束后，可自动地切断分、合闸间的回路；在事故发生时，其可以自动分闸，发出事故音响或者闪光信号，并具有闭锁功能。钢铁企业采取PLC技术控制后，对二次接线进行了简化，原繁琐逻辑电路与二次接线被PLC技术元件代替，原硬件参数调整由程序参数来设定，编制好符合相关要求的控制程序即可。

2.5数控系统中的应用

随着我国工业技术的发展，数控技术已成为工业生产中一种不可缺少的技术，而数控技术的实现与PLC应用有着密切的关系。目前常见的数控系统主要有三种，即点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在工业生产中，数控系统主要用于机械加工，其中点位控制一般用于孔加工机床，一般不考虑加工物体的运动轨迹，移动过程中一般不进行加工。

数控系统的实现主要有两种方式，即全功能数控装置和单板机控制，这两种控制系统虽都应用了PLC，但功能和应用范围上有很大区别。全功能数控装置的功能非常完善，但价格非常昂贵，对一些企业来说这种装置的许多功能完全是多余的。为满足一般企业的发展需要，市场上出现了基于PLC的单板机数据系统，其是为解决传统单片机中长期存在的设计硬件电路、接口电路、驱动电路和抗干扰问题，不仅能根据生产需要调整机床功能，还能根据技术进步对机床功能进行升级，提高了企业经营管理的灵活性。

3、结语

在电气自动化当中，PLC技术因其很强的抗干扰性、高可靠性与操作简单等优点，获得了广阔的应用前景。为进一步拓展PLC技术的应用范围，满足不同的工业控制场合，我们还需要加强科研投入力度来提高完善PLC技术，为工业发展提供更为先进科学的电气自动化设备。

参考文献：

[1]李善林：《PLC技术在煤矿提升机电控系统中的应用》[J]煤炭技术，2013（05）

[2]胡云庆：《PLC技术在汽包自动补水系统中的应用》[J]机电信息，2013（27）

[3]党武刚：《PLC技术在电气设备自动化控制中的应用》[J]技术与市场，2013（09）