PLC技术在电气自动化中的应用及发展分析

曹振馨

青海西部水电有限公司，青海海东 810800

1 PLC概述

1.1 PLC定义

PLC指可编程逻辑控制器，在工业控制中有广泛应用。PLC在实际应用中可代替继电器等实现逻辑控制，利用存储程序执行相应指令，包含逻辑运算、顺序控制、计数操作等。另外，PLC在实际应用中还可以利用模拟式或数字式输入/输出实现对不同类别机械的有效控制。PLC的硬件结构与微型计算机有非常大相似性，包含CPU、电源、存储器、功能模块、通信模块等结构组成。

1.2 PLC特点

PLC系统中的辅助继电器可代替传统意义上的机械式触电继电器，利用内部逻辑关系连接方式有效取代了以往的导线连接方式。这种继电器几乎不存在节点变为时间，不需要对传统继电器返回系数进行细化考量。PLC在实际应用中有着快捷简单、可靠安全、反应迅速等优势，与传统继电器技术相比，其控制系统抗干扰能力强，可应用在不同的复杂工业环境，指令控制形式相对较为简单，对现场操作人员的技术水平要求不是十分严格。另外，该系统功能完善，适用性强，应用在工业生产控制系统中可充分发挥出稳定、整体、优良的控制效果。

1.3 PLC工作原理

PLC技术在实际应用中包含输入采样、程序执行、输出刷新三个不同阶段，这三个阶段为一个扫描周期。整个PLC系统工作过程中不断重复这三个阶段操作。第一，在输入采样阶段，PLC依次扫描接收到的输入状态和相关数据，将其存储至I/O映像区单元。程序执行和输出刷新阶段数据的变化不会影响到I/O映像区单元数据信息，因此，在脉冲信号数据方面，必须要保证其宽度在一个扫描周期以上，实现对所有数据的读取；第二，程序执行，在这一阶段，PLC按照顺序对用户程序进行扫描，用户程序扫描过程中，先扫描左边控制线路，之后按照相应的顺序对控制线路展开逻辑运算，结合运算结果刷新逻辑线圈在RAM存储区相对应状态，或者执行其他相关操作；第三，输出刷新，在完成程序执行后，PLC进入输出刷新阶段，CPU根据I/O映像区单元中储存的数据对全部输出锁存电路进行刷新，之后驱动外设，实现真正的控制输出。

2 PLC技术在电气自动化中的应用

2.1 在公路交通系统中的应用

PLC技术在实际应用中有着非常强的环境适用性，还存在丰富定时器资源，在交通信号灯控制方面有着非常好的应用效果。PLC本身具备有通讯联网功能，能够实现对信号灯的全天候无人化管理，对区域内控制信号灯组合，统一管理控制，能够有效减少行车等候时间，提高交通控制水平。另外，传统公路收费站中不同车道在机电设备配置等方面存在非常明显的差异，这些设备控制的主机可维护性及通用性差，维修使用不方便，本身具备有上位机和时钟功能接口，能够利用相关软件编程等实现对雾灯、棚灯的智能化和无人化控制，与其他译码指令相结合，实现对数据的有效转化，将其输送至LED数码管。利用PLC所开发的车道控制机有着非常强的维护性和通用性，设备使用稳定性和使用寿命有明显提高。

2.2 在智能化中央空调中的应用

传统继电器电路实际应用中在复杂逻辑功能以及数字式控制方面难度非常大，建设相应的逻辑控制功能设计难度大，维修复杂，实际运行中容易有问题出现。随着PLC技术的出现并应用，传统继电器逐渐被淘汰，具备有自诊断和联网功能，控制系统使用和维护方便，有非常强抗干扰能力，能够有效适应当前网络结构，在中央空调冷冻系统方面可以取得非常好的应用效果。智能化中央空调中，上位机控制系统的运行需要执行工艺参数检测、数据分析等功能，同时还需要实时采集相关运行参数，包含冷水出口温度、阀门开度、故障报警信息等。PLC还能够在线储存重要信息长达10年，未来在智能化中央空调方面有着非常广阔的发展前景。

2.3 在数控系统中的应用

以往机床所使用的电气控制系统非常容易出现接线老化、接触不良、触头电弧等问题，故障发生率高、能耗大、效率低，为了使数据系统自动化程度得到提高，将PLC技术应用在机床电气改造中，通过PLC编程控制，能够更好地发挥出监控和实时控制等方面功能，维护成本和能源消耗有明显下降，提高电气控制的逻辑控制水平。在数控系统中，存在较多控制方法，以往数控加工多选择点位控制方式，应用PLC模块，能够实现对机床机械结构的简化，生产效率有明显提高。

2.4 在电力系统中的应用

电力系统中存在非常多辅助系统，很多系统工艺都离不开开关量控制和顺序控制，随着我国节能减排的不断深化，电力企业的高产需要以提高效益和降低资源浪费为目标，在辅助自动控制水平方面要求非常严格，很多大型电力企业中利用PLC技术取代之前的继电控制器，能够在实现对工艺流程单独控制的同时借助信息模块实现对生产工作的有效协调。比如说在除灰系统中，包含输送风机、加热器、管道压力等，能够使电力系统除灰水平有明显提高，进而提升整个系统工作效率。

2.5 在火电厂中的应用

火电厂中PLC技术的应用包含顺序控制、开关量控制、调速器控制和闭环控制等内容；首先，在顺序控制中应用，火力发电系统中，顺序控制和开关量控制方式在辅助系统工艺流程方面有着非常广泛应用，尤其在节能要求不断提高情况下，企业的发展一方面追求紧急效益提高，另一方面要最大限度减少能源消耗，生产过程中对车间自动控制水平要求越来越严格。很多大型火电企业PLC控制系统有着非常广泛的应用，能够有效取代以往的继电器控制，随着技术水平的不断发展完善，PLC控制系统在实际应用中可以单独控制工艺流程，同时还能实现对整个生产工作的有效协调。其次，在开关量控制中的应用以往的火电系统控制元件多选择电磁继电器，系统中电磁元件非常多，系统的稳定性和可靠性无法得到有效保证，同时受到接线复杂以及维修困难等因素影响，PLC应用越来越广泛，系统稳定性能够得到有效保证。在实际应用中系统能够结合具体运行状况发出正确信号，当系统有故障情况出现时自动分合闸。PLC系统在实际应用中还能实现对二次接线的简化。为了使供电系统稳定性进一步提高，还可以将PLC作为备用电源使用，通过编程执行不同运行方式，接线简单、成本低，有着非常高可靠性。再次，在调速器控制中的应用，当前调速器已经逐渐发展为计算机调速器阶段，PLC控制系统包含垫子调节单元和转速测控单元等不同单元，以此来实现对调速器调节规律、转速测量等方面的控制。最后，在闭环控制中的应用，火电厂有较多的泵类设备，这些泵类设备启动方式包含自动启动、手动启动和现场控制箱启动等方式，应用PLC系统，PLC内顺控模块可以结合泵的持续运行时间将其分为主用泵和备用泵。当前火电厂泵类控制包含有常规控制和PLC控制不同控制方式，维持泵的持续稳定运行。

2.6 其它方面的应用

为了确保电气自动化发展状况良好性，增加其发展中的技术含量，则应注重PLC的应用。具体表现为：（1）为了保持电气自动化中倒闸控制操作有效性，则需要通过对可编程控制器PLC的考虑，确保其作用下的倒闸操作控制有效性；（2）为了使启停风机、加热器实践中能够得到有效控制，则需要重视PLC的应用，优化风机启停过程控制功能的同时确保加热器运行中控制工况良好性。

3 PLC技术在电气自动化中的发展趋势

3.1 PLC技术向着数字化、网络化方向发展

当前电气自动化控制中DCS等技术不断发展，提升空间逐渐减少，缺乏足够的后续发展潜力。PLC技术的出现能够与DCS技术有效结合在一起，相互结合，取长补短，发展成为一种新的FCS控制系统。FCS系统不仅有原有系统所具备的各类优势，同时还能更好地促进工业生产自动化技术的发展进步，实现对自动化技术的优化和完善，未来该技术在实际应用中所发挥的功能将越来越全面。

3.2 提高PLC技术抗干扰性和可靠性

电气自动化在实际应用中如果生产环境比较恶劣，或者存在非常强电磁干扰，将非常容易使PLC控制系统在运算以及控制方面出现偏差，甚至某些重要生产环节出现错误，进而对工业生产的正常开展产生严重影响。提高PLC系统可靠性和抗干扰性，不仅能够在恶劣生产环境中有效应用，同时还能提高设计环节、安装环节的有效性，降低各类负面因素所产生的影响，更好地发挥出PLC技术的作用和价值。

4 结语

PLC在实际应用中有着快捷简单、可靠安全、反应迅速等优势，与传统继电器技术相比，其控制系统抗干扰能力强，可应用在不同的复杂工业环境，在电气自动化中应用越来越广泛，为了更好地促进PLC技术的发展，还需要对其技术进行改进和完善。未来PLC技术的应用需要不断提高其抗干扰能力以及可靠性，结合科学技术发展需要，与FCS系统等相结合，提高PLC技术的数字化和网络化发展水平。