基于PLC的电气自动化技术分析

2016-11-30李明城中铁三局运输工程分公司第二运输段山西忻州036100

科技传播 2016年15期

李明城中铁三局运输工程分公司第二运输段，山西忻州 036100

基于PLC的电气自动化技术分析

李明城
中铁三局运输工程分公司第二运输段，山西忻州 036100

PLC技术现在已经被广泛的应用到各个领域中，且获得了良好的应用效果，对比原来电气化装置，基于PLC电气自动化技术具有更大的优势，可以通过计算机系统、通讯系统等来对整个生产过程进行自动化控制，及时消除存在的隐患，提高生产运行综合效果。本文对PLC技术进行了简要分析，并对PLC在电气自动化技术中的应用方式进行了简要探讨。

PLC；电气自动化；数控

PLC在电气自动化技术中的应用，对提高生产效率具有重要意义，可以进一步提高电气自动化企业市场竞争力。传统电气自动化产业，主要是通过继电器进行控制，在实际运行中电气自动化控制效率低下，具有较高的错误率。而将PLC应用到电气自动化技术中，利用可编程软件代替传统电气控制中的继电器，来提高整体控制水平，减少生产阶段存在的问题，提高整个自动化生产作业的综合效率。

1 PLC原理分析

PLC运行主要包括输入采样、程序执行以及系统输出刷新3个阶段，在输入采样阶段，通过扫描来获得相应数据，完成数据采样，并将其储存到I/O映像区对应单元。数据输入完成后便会进行程序执行阶段，输入数据状态将会发生转变，但是储存在I/O映像区处理单元内的数据不会受影响。其中，数据输入时如果选择用脉冲信号的方式，因其扫描周期更大，可以提高数据输入效果。在程序执行阶段，PLC会从上到下对用户进行扫描，且计算时同样按照固定的线路和顺序践行［1］。一般由程序各触电来组成扫描路线，并得到最后的计算结果，将其作为储存区状态或I/O映像状态操作的依据，检查用户程序内各项处理程序是否正常执行。最后进入系统输出阶段，由PLC完成对用户程序的所有刷新作用，系统CPU根据I/O映像状态与前阶段输入数据对电路进行锁存，并完成其余外设驱动。

2 PLC在电气自动化控制中应用分析

2.1 操作简单

PLC变成采用的表达方法、电路图以及符号等，均与传统电气控制中的继电器具有较高的相似度。这样将PLC应用到电气自动化中，作业人员根据以往工作经验，可以短时间内掌握PLC运行原理与控制方法，数值各项操作指令，完成实际作业要求。PLC实际应用中难度比较小，工作人员可以通过其完成PLC梯形图的绘制，其通过一段时间的熟悉，便可以有效运用各项功能，具有很强的适应性，可以满足电气自动化行业发展要求［2］。

2.2 抗干扰性强

PLC自动化电气控制化集成电路抗干扰性强，对电路进行加工与设计时，还采用了多项抗干扰工艺，并对控制器安装了自动检测与报警装置，不仅可以有效抵抗外界因素对PLC硬件的影响，同时还能在发生故障后及时采取措施处理，提高综合控制效果。因为PLC自动化电气控制技术抵抗性能远大于传统继电器，在实际应用中具有更大的优势。

与传统继电器控制方式相比，PLC自动化电气控制以储存逻辑控制技术，代替了传统的接线逻辑技术，可以更好降低系统所占用的物理空间，且设计与加工所需时间更少，减少了外在接线数量，降低了后期应用阶段设备维护难度。并且，因为PLC电气自动化控制系统具有高抗干扰性，能够良好时应各类型环境，即便是发生故障也会及时自动报警，运维人员便可以及时采取措施进行故障处理，缩短故障排除时间，降低故障危害。

3 基于PLC电气自动化技术分析

3.1 控制系统构成模块

3.1.1 主机

PLC电气自动化控制系统主机部分，主要分为记忆系统、运算系统以及电源系统，具体具有逻辑运算、状态显示、能源供应、判断、储存程序以及计数等功能，可以满足基本工作需求。

3.1.2 输入/输出

即I/O模块，输入模块将一定量直流电通过X端输入，对外部控制节点进行判断，确定是否对输入节点进行连接。主机均是通过输入模块来判断是否输入信号，其中外部控制接点形式比较多，如按钮开关、光电开关以及压力开关等。而输出模块一般为负载元件，由PLC自动化电气控制系统进行控制，因为系统不对外供电，内部仅有开关节接点，需要通过外部电源进行供电［3］。常见的外部电源为24V直流电或者220V交流电，并配套设置计时器、计数器、指示灯以及继电器等负载元件完成供电。

3.1.3 程序书写器

此模块功能与电脑键盘相似，主要由命令键、操作键与数字键，且具备显示与开关等基础功能，满足电气自动化控制要求。

乔纳森在《学习环境的理论基础》一书中说，“情境是利用一个熟悉的参考物，帮助学习者将一个要探究的概念与熟悉的经验联系起来，引导他们利用这些经验来解释、说明，形成自己的科学知识。”[2]一位德国学者说过这样一个比喻，把15克盐放在你面前，无论如何你也难以下咽，但将15克盐放入汤中，你会在享用美味佳肴的同时，不知不觉把盐全部吸收。情境之于知识，犹如汤之于盐，盐需要溶入汤中才能被吸收，知识也需要融入情境中，才能显示出活力和美感，才能被学生理解、消化、吸收。这就是情境的价值。[3]

3.1.4 辅助设备

PLC电气自动化技术现在已经被广泛的应用到各个领域中，但是在面对不同生产需求时，需要配备相应的辅助设备，如微电脑连接线、USB等实现对PLC自动化电气控制系统的控制。

3.2 技术应用主要方向

3.2.1 电力系统应用

将PLC电气自动化技术应用到电力系统中，针对各辅助系统，如水处理、输煤、除渣等子系统，对其顺序控制与开关量控制进行优化，贯彻落实节能减排理念，提高辅助系统自动化控制水平。现在我国很多大型火电企业将PLC技术应用到辅助系统中，代替了传统的继电器控制，即可以实现对某子系统的单独控制，同时也可以通过通信总线与信息模块来实现对全厂生产流程的协调控制，提高整体生产效率。例如输煤系统在很大程度上决定了企业生产综合效率，且会对生产环境产生影响，其主要包括主站层、远程IO层以及现场传感器等，运用PLC技术就需要针对此进行研究。其中，主站层多设置在系统集控室内，利用远程IO站和光纤通讯总线进行连接，且利用二次控制电缆来连接远程IO站与输煤传感器。控制室内操作人员可以通过显示屏来对生产流程进行监控，并运用软继电器控制开关量，提高开关控制器可靠性，减少故障的发生，降低后期维护工作量。

3.2.2 数控系统应用

对于机床生产来说，传统设计方式为电气控制，以及继电器/接触器系统，在实际作业中容易出现接触不良、接线老化以及触头电弧等问题，整体作业效率差，后期维护管理要求高。将PLC技术应用到机床设计中，从根本上提高其自动化效率，且具有实时控制与监控功能，减少运行过程中故障发生率，降低运行损耗，且减少了后期运维工作量。另外，数控系统可应用的控制方法比较多，可以根据实际情况来选择。一般加工时选择用点位控制方式，如孔加工机床，PLC模块对机床机械结构进行了简化，消除了传统模式中能耗多、故障高等隐患，从根本上提高生产效率。

3.2.3 空调系统应用

空调制冷系统中冷冻系统结构复杂，运行所需能耗多，传统控制方式为继电控制，故障率比较高。为改善此类问题，应用PLC技术进行改造，可以提高系统运行可靠性，降低后期维护难度，并提高系统运行可靠性，充分发挥其所具有的基础功能。