电气控制与PLC应用技术研究

洪天星,陈庆协

（龙岩学院 机电工程学院，福建 龙岩 364012）

电气控制与PLC应用技术研究

洪天星,陈庆协

（龙岩学院 机电工程学院，福建 龙岩 364012）

在科学技术不断进步的浪潮之下，自动化已经成为各个行业的发展趋势.PLC的应用是电气控制实现自动化的基础.随着电气控制装置性能要求的逐渐提升，PLC的应用范围更加广泛.本文简要分析了电气控制与PLC技术在各行业中的应用现状以及发展前景，以供参考.

电气控制；PLC；应用；研究

1 前言

目前，机电一体化是我国工业中的机械领域主要研究方向，电气控制技术在各个领域中不断被普及和应用，并体现出很大的优势[1].PLC技术的应用实现了电气控制自动化，并促进企业自动化水平的提升，为企业的生产效率提供强有力的保障[2].随着科技发展，电气控制和PLC应用技术的结合愈加紧密，在炼钢、电力行业等行业中发挥重要的作用，体现出卓越的技术优势.文章中主要分析气控制与PLC应用技术的应用.

2 电气控制与PLC简述

2.1 电气控制简述

电气控制也就是电气设备的控制回路.由于在不同的电气设备中，控制要求都有所不同，因此在控制回路方面存在差异.从电气设备本身来讲，高压和低压的电气设备所设计的控制回路存在很大的差异性.在电气设备中，电气控制主要功能作用是对设备进行控制、检测等.具体来讲，在电气设备中，电气控制要有以下几方面的功能：（1）检测系统功能.电气控制系统在接受到控制的相关信号后，能够进行逻辑分析，并检测设备的运行状态.如果设备运行不正常，电气控制能够第一时间发现异常，从而使设备运行中存在的问题能够被及时发现和解.（2）测量功能.电气控制能够分析和判断设备上的各种仪表，如电压、功率以及电流等等，并对测量结果进行分析，以便判断设备的运行是否处于正常状态.（3）保护功能.在设备运行的过程中，电气控制除了分析故障，找出故障原因以外，还能够实现对设备和线路的调整，常见的调整方法有跳闸、切换等，发挥对故障设备的保护作用，防止设备在发生故障后进一步损坏.（4）自动控制功能.电气控制系统具备自动控功能，能够对设备实现自动控制，如自我诊断、自我修复等等，极大减少人工作业量，提高设备工作效率.

2.2 PLC技术简述

PLC是一种转为工业控制而设计的一种特殊计算机，其应用到多种先进的科学技术，包括自动控制技术、计算机技术等等[3].从PLC的结构上来看，其主要由CUP处理器、存储单元、输入输出接口、编程器等构成.PLC的工作模式是循环扫描，完成输入、输出和程序处理.输入也就是经过输入端子输入数据.程序处理也就是PLC能够直接借助原本内部的储存程序，读取各个软器件，并执行多项用户指令，之后将运行结果写入数据存储器，例如包括定时、顺序控制等.输出主要是把数据存储器的ON/OFF状态进行输出.总的来说，PLC技术也就是一种可进行编程的储存器，其能够利用存储器中的程序执行各项指令，并通过输出来实现对机械设备自动化控制.PLC技术应用在电气控制中，有一定的优势：（1）提高工业中机电一体化的水平，实现电气控制自动化.PLC作为一种具有编码功能的特殊计算机，其综合了自动控制技术和计算机技术，极大提高了电气控制装置运行的稳定性.（2）有极强的抗干扰能力.将PLC技术应用在机械电气控制装置中，能够较好地应对外界环境的变化，在上述的基础上确保生产机械产品的质量以及效率.传统的电气控制系统性能比较落后，缺乏抗干扰性能，导致控制效果大打则扣.而PLC本身具备较强的抗干扰性能，将其置入电气控制装置中，能够提高整个控制系统的抗干扰性能，提高电气控制的稳定性.（3）操作简便.PLC是一种相对简易的装置，耗能少，使用简单，在维护方面也极为简便.当电气控制装置发生故障时，PLC能够检测故障，分析故障原因和位置，并能够报警，提高故障维修效率.

3 电气控制装置中的PLC技术运用

3.1 集中控制系统中PLC技术的运用

电气设备中的控制装置比较多，并占用较大的空间，控制装置零散，操作复杂.电气设备中的控制系统在应用PLC后，能够把所有的控制装置集成到一个空间，使电气设备的控制系统实现集中控制[4].集中控制有利于节约电气控制装置的安装空间，使控制更加简单，而且能够实现自动化控制.除此以外，PLC能够监控集成控制装置，提高控制的效率.

3.2 数据处理控制中的PLC技术运用

在电气设备的控制系统中，应用PLC技术能够对大量的数据进行处理，如读取、输入、输出、逻辑处理等等.数据处理将会直接影响电气控制的性能.现阶段的设备功能不断完善，控制方面也有更高的要求.在电气设备的控制过程中，将会涉及到大量数据的处理.相对于传统的电气控制，PLC的应用可以提高数据处理的效率，是电气控制更加完善，控制效率更高，体现出较高的数据处理能力和优势.

3.3 开关量控制中的PLC技术应用

电气设备的启停需要通过开关控制来实现.PLC具有控制开关量的功能，其发挥控制的机理是控制电磁继电器的通断.PLC本身综合多种先进的技术，在电气开关量控制方面显示了多方面的优势.（1）PLC线路设计比较简单，日常维修十分简便.而且PLC综合多种先进技术，能够根据需要通过编程来实现对设备启停的控制.例逻辑编程实现对开关的控制，能够减少误操作的发生.（2）PLC本身综合计算机技术、自动化控制技术等等，极大提高控制的准确性，减少人工操作和时间，并能够避免系统线路被篡改的现象，从而极大提高电气设备控制的质量.（3）PLC体现出来的优势使其应用更加广发，目前来看，PLC不仅在电气设备的控制中得到普及，在工业生产中的流水线控制也得到推广，对企业生产的效率和产品质量提供强有力的保障.

4 电气控制与PLC在各行各业中的应用分析

4.1 数控机床的控制

在工业生产中，数控机床的控制效率将影响到生产的质量和效率.一般而言，机床电气控制中，PLC和数控技术（CNC）是相互独立的，在实现对机床电气控制的过程中，PLC和CNC的信息传递主要依靠CNC进行，而PLC和机床电气控制信号则主要依靠T/O与CNC间的接口传递.PLC技术的运用，能够对数控机床的运行进行全方位、自动化的监控，提高生产率[5].而且能够检测机床故障，使数控机床维修得到及时维修，有利于维护数控机床运行的稳定性.

4.2 立体仓库中的控制

立体仓库对于物流而言十分重要，尤其是在立体仓库的管理方面.在物流中，立体仓库构成中有PLC控制系统、计算机、输送机等等.物流中的立体仓库类型较多，常见的有升降横移、圆形水平循环等多种类型.从立体仓库的构成上来看，其电气控制主要依赖于PLC进行.在电气控制的设计方面，立体仓库主要采用闭环控制方法.该控制方法能够对立体仓库中的各种物流数据进行有效分析，并将相关信号传输到PLC中，并由PLC进行处理，并运行相关指令，完成对立体仓库的控制.物流中的货物管理会影响到工作效率，利用PLC可以明显提高立体仓库的控制效率，并提高立体仓库整体的货物出入库效率.

4.3 纺纱系统中的控制

电气控制与PLC应用技术在纺纱系统中得到普遍使用.在纺纱系统的人机交换控制方面，PLC电气控制能够收集纺纱系统的数据，并传输到设备中，在人机交换的界面中显示出来，并由人工操作来选择需要的功能，从而实现对人机交换的控制.PLC电气控制能够辅助和协作纺纱控制器，共同控制整个纺纱系统，完成对纺纱系统中的数据采集工作、产品相关数据统计、产品检测等等，减少人工作业量，提高生产率和企业效益[6].而且PLC本身能够根据需要来设计编程控制，使用十分灵活，能够满足纺纱系统中各种控制功能的需求，提高纺纱系统的运行速度.例如在转杯式纺纱机自动接头电气控制中，利用PLC技术能够实现纱线捕捉、存储、夹持、喂入等操作的自动化控制，并能够解决接触纱卷制动、清洁纺杯等工作，减少人工操作环节，降低企业人工成本的投入，从而为纺纱企业创造更大的利润空间.

4.4 煤矿系统中的控制

煤矿系统的电气控制中，PLC技术的应用十分普遍，如井下风门、矿井提升机、设备集中控制等，其在煤矿系统的应用中显示出很大的优势.现主要从煤矿系统电气控制中的井下风门、设备集中控制进行分析.（1）井下风门：在煤矿生产中，井下风门两侧在运行时存在气压差.风门越大，则开启风门时使用的压力也比较大.在打开风门以后，风门上的压力会减少，并影响到风门的进一步打开.将PLC技术应用在风门时，具体方法是在风门上安装小风窗，并利用PLC来控制风门的闭合.PLC能够发出闭合风门的相关指令，并将指令传输到电磁阀，电磁阀就会改变运动的方向，并带动风门上的活塞，使风门自动完全闭合，从而能够完全控制风门的闭合.（2）设备集中控制：煤矿系统在正常运营中，通常需要多种机械设备来完成煤矿的生产工作，常见的有刮板输送机、采煤机、带式输送机等等.煤矿系统的正常运营需要对所有设备进行集中控制，提高生产的安全性和生产效率.煤矿系统电气控制中，其能够对实现对设备的启停状态、设备运行状态、运行相关参数等方面的控制，从而实现煤矿开采、煤矿地面分筛、煤矿运输等方面的控制.除此以外，在安全生产方面，PLC对开采现场的相关数据进行采集和处理，以便分析现场中的安全状况，预警各种事故的发生，提高煤矿综采的安全性.

5 结束语

PLC作为一项先进的控制技术，其具有广大的应用前景.从目前来看，PLC的应用逐渐从从工业的电气控制扩展到其它行业的电气控制.目前，关于电气控制和PLS的研究中，越来越多的新性电气自动化产品出现，并投入市场中，极大促进了电气控制的发展和更新，使电气控制更加完善.而且电控制系统不断完善，与PLC的联系愈加紧密，两者逐渐的实现统一化的发展，并广泛应用于各行各业的电气控制系统中，有利于促进我国电气控制研究领域的进一步发展.

〔1〕吴刚,王小宇,张洋,等.基于PLC及传感器技术的球磨机电气控制系统[J].煤矿机械,2015,36(10):281-283.

〔2〕安之.电气控制与PLC应用技术的分析研究[J].黑龙江科技信息,2017(3):70.

〔3〕高洪涛,刘成.关于电气控制与PLC应用技术的分析[J].科技风,2015(17):18.

〔4〕彭韬,向中凡,李科,等.基于PLC的直供式透析用水处理器的控制方案设计[J].西华大学学报（自然科学版）,2015, 34(6):42-46.

〔5〕金良洪.电气控制与PLC的技术研究[J].科技创新与应用,2015(27):132.

〔6〕周同旭,李雅洁,王柏柏,等.基于WinCC和PLC的水力机械试验台电气控制系统[J].电气传动,2016,46(1):63-66.

TM921.5

A

1673-260X（2017）06-0015-02

2017-03-11

福建省科技计划引导性项目《基于沼气发动机关键控制技术的研究》(2015H0028)