PLC在电气自动化中的应用研究

利 方

（广东恒运电机有限公司，湛江 524037）

PLC在电气自动化中的应用研究

利 方

（广东恒运电机有限公司，湛江 524037）

随着现代科技的快速发展，PLC技术在电气自动化控制中的应用也日渐广泛，这也是现代工业发展的一个主流趋势。PLC技术操作简便，可有效应对传统电气自动化控制中的耗损大、维护困难等缺点，促进自动化控制能力的显著提升。当前，PLC技术已大量应用于电气自动化领域中，针对该技术的发展潜力仍有待进一步开发。

PLC 电气自动化 发展趋势

引言

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）应用一类可编程的存储器的存储程序，执行逻辑运算、顺序控制等相关操作，直接面向对用户指令的处理，利用对数字或模拟的输入/输出实现对各类机械的自动化控制。最早的PLC属于计算机中的一项产品，是为了便于工业生产而产生的。而随着相关技术的不断发展，当前的PLC功能已发生了天翻地覆的变化，应用范围也已不再局限于逻辑控制层面上，已被广泛应用于电气自动化控制中，本文将就PLC在电气自动化中的应用展开深入具体的探究工作。

1 PLC概述

PLC技术最初起源于美国，20世纪60年代开始应用到商业生产中，顺序控制是其中最为关键的一项技术内容。此后，PLC技术开始逐渐被应用于工业生产中，在80年代实现了质的飞跃。随着PLC技术的持续发展，其控制功能中逐渐加入了高数技术与函数运算等内容。此时这一技术的核心控制功能已被大量地应用于各种电气工程领域。

PLC技术的核心构成部分为I/0模块、CPU模块、存储介质和电源系统，主要利用传感器完成指令接收工作，而后将所获取到的指令发送至控制器对数据信息进行处理，最终将运算处理结果输入执行器，通过执行器来实施控制工作，在实际的运行过中，中央处理器（Central Processing Unit，CPU）能够推动程序的循环往复。图1所示为PLC结构示意图。

图1 PLC结构示意图

2 PLC技术的工作原理与特点

2.1 PLC技术原理

PLC技术在实际运行工作中，工作流程大致可分成三个阶段，即输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段，完成以上三个阶段即可达成一个扫描周期。在整个工作流程中，PLC的CPU将会基于一定的扫描速度不断循环以上三个阶段。

（1）输入采样阶段。在这一阶段当中，PLC通过扫描的形式对相应的输入数据信息状况进行全面扫描，同时将其存储至I/O映像区所对应的单元。此阶段结束后，便会准入到后两阶段，在之后的两个阶段，其输入状态与数据会产生面向的改变，相应的I/O映像区中的单元状态和数据也同样会产生变化。因而，若输入的数据信息为脉冲信息，相应的脉冲信息其宽度应超过单个扫描周期，只有这样方可确保无论基于何种情况下，所输入的信息数据均可被有效读取。

（2）用户程序执行阶段。在此阶段，PLC会默认依据自上而下的次序扫描用户程序。在对每一条梯形图扫描后，常常会相对图形左边各触电回路进行扫描，同时依据自上而下，从左到右的次序针对不同触点所构成的控制线路实施逻辑运算处理，依据计算后所得到的结果，及时刷新逻辑线圈在系统RAM存储区域中相对应的状态，或刷新输出线圈于I/O映像区中的所对应位置状态，又或是明确是否要执行相应梯形图所规定的特殊指令。

在实际的用户执行程序过程中，只有输入点位于I/O映像区中的数据与状态信息不会产生改变，相应的其余输出点和软设备在I/O映像区或是RAM存储区域中的相关数据与状态信息会产生改变，同时排列于上端的梯形图，最终程序执行完成后所得到的结果将会对排列于下端只要是应用到有关的数据或线圈的梯形图均会产生影响；反之排列于下端的梯形图所被改变的逻辑线圈状态或是数据仅可在下一扫描周期方可对排列在上端的程序发挥作用。

（3）输出刷新阶段。在完成用户程序的扫描工作后，PLC系统便会进入刷新阶段。在这一阶段，CPU会依据I/O映像区中相对应的数据和状态对于输出锁存电路进行重置，而后再经由电路系统来实现对有关外接设备系统的带动。此时，即完成对于PLC系统的真正输出。

2.2 功能特点

PLC技术的特点优势主要体现在以下几个方面：（1）应用便捷，编程简易。采取直观、明了的梯形图、逻辑图和语句表等相关编程语言，相关的操作人员即便不具备相关的专业计算机知识也可灵活操作，同时系统开发快、现场调试也十分方便。此外，在对系统程序进行修改处理时，可改变控制方案而不用拆卸硬件。（2）系统结构灵活，PLC系统主要利用开关控制，可与上位机构成复杂系统，进而达到综合化的自动控制。（3）系统稳定性较好，可良好地适用于各类工作环境中，在应对作业环境恶劣时具有较强的抗干扰能力。

2.3 加工中心PLC编程

在加工中心的PLC程序为模块化结构，构成部分主要包括主模块、周期性执行模块、第一循环模块等。在程序开始执行时，若存在第一循环模块，CNC将予以执行，之后执行主模块，周期性模块在各个引导指令PET指定时间内执行一次，每次执行此模块时，主模块执行将被切断，周期性模块执行完成后恢复运行，在定义PLC程序时，同时还应考量到主模块与周期性模块的处理问题。PLC模块可依据其功能、指令等划分为引导指令与执行指令，前一种指令给予PLC提供核心模块类型与执行方式信息，执行指令获准查询及调整PLC资源。模块结构如图2所示。

图2 PLC模块结构图

3 PLC技术在电气工程控制系统中的应用

3.1 闭环过程控制

在电气工程控制系统中，时常需控制压力、温度、流量等各类模拟量，而闭环过程控制则是对于相应的模拟量进行持续性的控制，最终实现模拟量到数字量的转化。通过对PLC关键技术的应用，可利用中央控制器中的I/O模块实现数据内容的转变。

3.2 信息加工处理

随着当代人类社会的飞速发展，整体社会用电量不断升高，因而有关的电气工程系统在采取控制措施的过程中，所牵涉的相关数据信息内容也就会持续增多，在此时若依旧采用传统的控制技术方式分析处理数据信息，则相应所需花费的经济费用、人力支出也将持续增加，这不仅会导致控制效果难以达到预期目标，甚至还会使对一些数据内容也无法采取有效的控制措施，电气工程设计工作自然也就无从谈起。而通过应用PLC关键技术，并运用中央处理器模块，能自动化处理控制系统中的数据信息，并增强对信息数据的运算处理、分析、输出、转化等能力，从而给予过程控制系统以重要的参考价值。

3.3 系统顺序控制

相较于传统继电器设备控制，PLC关键技术应用在顺序控制中，体现出的优势特点更加突出，不但可极大地提升系统运行效率，同时还可大大降低对系统能量损耗。基于对PLC关键技术的应用，可通过利用信息存储模块，实现对于系统单个工艺流程的有效控制，并将模块连接至通信总线中，有效达成对生产车间的合理协调。

3.4 开关量控制

将PLC关键技术应用于电气工程控制系统的开关量，能充分显示出在控制方面的快速反应和短时间的通断等价值。在以往的电气工程控制系统中，必须采用机械继电器实现对于开关量的控制，通常因通断时间较长，无法有效地避免短路情况，并最终产生出相应的安全问题，而将PLC关键技术应用在切换模块中，能实现快速切换控制，并保障开关控制质量。

4 PLC技术的发展趋势与建议

4.1 发展趋势

PLC技术的发展将会与计算机网络系统更加紧密的结合起来，受到经济发展速度不断加快的影响，对于电气自动化技术的研究工作必将更加深入，其技术水平也将持续提升，PLC技术自然也将有着更加广阔的发展和应用空间。随着技术发展的推动，PLC技术也将逐步实现与外部网络更加密切的连接，从使调控更加智能化与多元化。计算技术在PLC发展过程中的应用，会促使PLC系统在运行速度和存储容量方面均得到进一步的提升。另外，PLC系统的发展也将更趋向于多元化，此方面的发展需求必将促进PLC的应用规模逐渐扩大，使之能更好地应用于更多的外接设备，具有更多的发展可能性。同时和计算机网络系统的连接还将促使PLC技术在基于智能化与网络化的市场需求中，逐步演变为一项大型电气设备系统。但同时需要注意的是PLC技术本身也会受到其他技术发展带来的冲击，例如DCS与PC工业，因此从市场竞争的角度考虑，PLC技术仍需不断加强对自身技术的不断改进与完善。

4.2 发展建议

目前PLC技术在抗干扰能力方面仍有较大的改进空间。在实际工业生产过程中，PLC处在极端恶劣的环境时抗干扰能力不足，特别是在受到电磁干扰时极易发生问题故障，这些问题情况的出现会对生产工作产生直接性的影响。因此提升PLC的稳定性也是今后在此方面开展技术研究工作的一个方向。对此也便需要PLC系统一方面要借鉴其他系统的优点、长处，另一方面不断加大创新力度以实现对自身技术的完善。只有如此方可实现PLC技术被更多地应用到电气自动化控制系统中。

5 结语

在传统电气自动化控制系统中，大多采用的电气连接方式存在着耗损大、维护困难等诸多弊端，对电气自动化控制工作产生极大的障碍和麻烦。而随着PLC技术的出现则可有效地解决这些问题，有效改善传统电气自动化控制不足之处，极大地提升企业生产效率，同时也有着极其巨大的发展潜力。

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Application Research of PLC in Electrical Automation

LI Fang
(Guangdong Hengyun Motor Co. Ltd., Zhanjiang 524037)

With the rapid development of modern science and technology, PLC technology in the application of electrical automation control is also increasingly widespread, which is a mainstream trend of modern industrial development. PLC technology has the advantages of simple operation, can effectively deal with the shortcomings of the traditional electrical automation control in large depletion, difficult to maintain, promote the ability of automatic control significantly. At present, PLC technology has been widely used in the field of electrical automation, the development potential of this technology is still to be further developed.

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