新时期PLC在电气控制中的应用

谈文卓

（江苏省宜兴中等专业学校，江苏 无锡 214200）

当前阶段，电气设备已经成为人们生活和工作的重要组成部分，对其加强应用能够使人们的生活质量和工作质量得到很大的提升，特别是在PLC技术飞速发展的情况下，各种电气设备的控制手段得到了进一步的优化，这在提高电气设备功能性，降低其能源消耗的同时，也对社会经济的发展产生了巨大的推动作用。但想要在电气控制当中更好的应用PLC技术，将其综合效益充分的发挥出来，还需要相关领域对该项技术及其应用进行深入的研究，这对于相关领域的发展具有非常重要的现实意义。

1 浅析PLC技术

1.1 PLC技术的构成

从本质上来看，PLC就是一种可编程控制器，其主要是以机电控制技术理论为基础的一种控制技术。对其进行应用能够在各类生产设备当中实现自动化控制。该项技术涉及内容广泛，包括电源模块、电源线连接、扩展接口、数据总线、CPU以及输入输出接口等等。与此同时，基于PLC的控制系统主要有两种结构，一种是模块式结构，另一种是固定式结构。其中前者包括机架、I/O、CPU以及电源等。而后者则包括I/O板、CPU板、显示面板以及内存块等等。

1.2 PLC技术的原理

具体可以将PLC技术的应用原理划分为三个阶段，首先是输入采样、其次是程序执行，最后是系统输出刷新。尽管各阶段的工作内容不同，但它们之间的关联确是非常密切的，具有相互依存的特点。

第一，输入采样。该阶段主要通过数据扫描的方式来完成数据收集工作，在收集到相关数据以后，会在I/O映像区进行储存，在此期间，需要彻底将数据收集工作完成，才能对数据进行输入，并产生相应的数据指令。第二，在对程序进行具体实施的过程中，其操作会按照从上到下的顺序进行。第三，在完成程序执行工作以后，会对最终结果进行输出，而计算机处理器则会根据之前收集到的数据结果对输出结果进行对比和分析，在完成分析以后，会将电路锁闭，并将储存工作完成，而对于指令的执行则由相应的外部驱动设备来实现。

1.3 PLC技术的主要优势

第一，具有较高的反应速率。通常情况下，PLC技术会通过辅助继电设备对原来的机电设备进行替代，这样能够使机械设备获得更高的反应速率，根据调查发现，对PLC技术进行应用，平均可以将机电设备的反应时间减少50%。

第二，操作简单，在对PLC技术进行应用的过程中，使用的指令方式一般都比较简单，因此，并不需要对相关操作人员进行长期的培训，就能够对相关设备进行有效的操作。

第三，抗干扰能力强。在PLC技术当中应用了微电子技术，能够通过无触点形式的半导体电路进行开关动作，而且还利用软件对很大一部分时间继电器以及中间继电器进行了代替，仅保留了一些和输入输出具有密切关联的硬件，且在硬件当中应用了电源保护、滤波保护、屏蔽保护以及隔离剂模块，除此之外，在外部还应用了集中采样输出以及周期扫描的工作方式，为该项技术提供了较强的抗干扰能力。

第四，具有较强的实用性，当前阶段，PLC产品已经实现了模块化、系列化以及标准化生产，而且配备的品种也非常齐全，支持用户对系统进行灵活的配置，且在各个领域都能进行便捷的应用。

2 PLC在电气控制中的应用

2.1 在提升机当中的应用

在提升机当中，对于PLC技术的应用，主要是将其与功率较高的晶闸管变流器进行结合应用，这种应用方式改变了传统的继电器控制元件，赋予了提升机全载全自动功能，对于该项技术的实际应用具体如下：第一，没有对原有的提升机和直流主电机进行更改，在保证原有提升机能够正常运行的情况下，将原有操作台去除，并设置了全新的操作台，与此同时，对电枢回路进行了相应的调整，加设了转换刀闸。对于新旧控制系统，主要通过多路航空插头进行切换，能够对提升机系统当中的润滑油泵进行有效的控制。此外，在对新控制系统进行调试的过程中可能会存在稳定性问题，所以，为了确保生产活动的顺利进行，需要工作人员使用旧控制系统对生产活动进行辅助。当然，在遇到特殊情况时，也有可能会永久保留旧的控制系统。第二，在对旧控制系统进行改造、安装以及调试等操作时，都必须要由专业的技术人员来完成，以此来保证控制系统的整体质量。与此同时，在落实安装操作时，相关管理人员应该加强管理，特别是对井筒附近的各种机械润滑制动系统的工作状况以及各项开关的状态必须要保持高度的重视，避免出现异常情况延长系统调试时间。除此之外，要使用在线检测系统以及校准传感器做好相关检测工作，保证提升机的各项参数能够满足生产活动的相关需求。而在对原有提升机系统进行检查时，要求在保留一定运行能力的同时，实现新旧系统的有效切换。第三，在提升机的装卸载系统当中对PLC技术进行应用，可以进行一次性的调试工作，从而将整体的调试工作量有效减少，另外，要对动态响应参数进行确定，使闭环系统能够具有更高的稳定性。第四，将所有电气设备停机，然后将全系统启动，并进行空载试运行，该项操作的时间需要持续2h，在确定系统空载运行具有较高稳定性以后，再进行装载试运行，最后将提升机的相关改造工作完成，推动全自动提升以及全载提升目标的实现[1]。

2.2 在胶带机当中的应用

这种电气设备通常会对耦合器以及电机联合驱动的方式进行应用，而在对智能变频器进行应用以后，虽然可以使该设备获得更高的运行效率，但变频器并不能将能耗问题彻底改善，因为，如果仅对一些重量较低的金属进行运送时，那么胶带机的运行功耗与空载状态较为接近，在这种情况下如果仍然保持全速运转，就会产生严重的能源浪费问题，而将PLC控制系统应用在胶带机当中，并将其通信模块与Contro1Net环网相连接，通过功能模块即可对变频器的输出进行实时的控制，使变频机的运行具有较高的动态性，这对于胶带机运行功耗的控制具有非常积极的作用。

2.2.1 系统设计

在对PLC控制系统进行应用以后，利用Contro1Net环网能够在各PLC控制器之间进行通讯，同时通过PLC控制器可对胶带机相关的设备信息进行读取，进而对本地系统中的输出电流进行明确，并对变频器的运行频率进行合理的调整，在这种情况下，就能够实现胶带机转速的灵活控制。除此之外，还可以通过相关监测设备进行应用，实现变频器电流的实时监测，以此来保证各胶带机运行功率的平衡性。

2.2.2 远程通讯系统

将相应的通讯模块应用在系统当中以后，能够对通讯目标的通讯路径以及地址进行获取，与此同时，控制系统还能利用该模块对相同机架上的PLC控制系统进行查找，并在程序当中建立相应的通讯指令。除此之外，系统会在PLC控制器当中设置标签，用于读取数据的存储[2]。

2.2.3 变频器调节

在对变频器频率进行控制的过程中，通常需要PLC控制器给出相应的电流信号，因此，需要在PLC控制器当中设置模拟量输出模块，同时要根据实际需求对相关参数进行设置，使输出的电流能够达到4mA～20mA，且频率是0Hz～50Hz。对变频器设置进行调整，将既定速度调整为模拟量输出，以此来实现输入精度的调整。除此之外，需要对屏蔽双绞线进行应用，用于对变频器以及PLC控制器当中的各项模块进行连接，并进行在线校准。需要注意的是，对双绞线进行连接的过程中，要将接地工作做好，避免传输信号受到变频器运行的影响。

2.2.4 胶带机调节

可以根据实际情况，对变频器的运行模式进行调整，即轻载运行或者是重载运行。利用Contro1Net可以对胶带机的关联电机信息进行调整，并对电机电流进行控制，若关联电机运行电流处在50A～60A之间，且持续时间在2min以上，则系统会将胶带机运行状况定义为轻载运行，在这种情况下，可以对本地电脑频率进行调整，将其设为25Hz，并对胶带机运行速度进行控制，使其保持2.4m/s的运行速度。若关联电机的运行电流在60A以上，且运行时间大于5min，则系统会将其运行状态定义为重载运行，同时会对模拟量输出模块进行调整，使变频器频率逐渐提升到50Hz，这时胶带机的运行速度会保持在4.8m/s[3]。

2.3 井下风门方面的应用

如果矿山井下风门处存在两侧压力不平衡的问题，那么这种压力差就会影响到风门的正常开启，而为了对这种问题加以解决，可以在风门设计当中对PLC技术进行应用。第一，由PLC控制系统输出相应的控制信号。第二，控制电磁阀对风门油缸活塞进行带动，从而将风门打开。而在风门开启到一定程度，能够满足人或者是车辆通行要求以后，其开启动作会停止，完成通行后需要将风门关闭，该项操作同样需要通过PLC控制系统进行信号输出，对电磁阀进行换向转动，通过油缸活塞反向运行，将风门关闭[4]。

3 PLC技术的发展前景

第一，编程语言的标准化程度会逐渐提高。当前阶段，尽管PLC技术已经得到了长足的发展，但仍然存在厂家生产的I/O口模块以及CPU无法通用的情况，而且很多通信协议也都是专用的。但如果能够对标准的编程语言进行应用，则可以将产品开发时间有效减少，进而使用户的相关需求得到有效的满足[5]。

第二，模块会向着专用化以及智能化的方向发展。在控制系统当中实现简单化设计，能够使模块的功能更加明确，包括智能位置控制、专用数控以及PID控制等诸多模块。

第三，网络通信功能也会获得更高的标准化水平。通过PLC对相关网络进行构建，能够将各种图形工作站以及个人计算机作为PLC的工作站及监控主机，并且能够提供相应的功能，如数据采集、信息打印、屏幕显示以及记录保持等等。

第四，控制及管理功能逐渐趋于一体化。能够在同一控制器当中实现信息处理功能以及控制功能，在PLC产品当中对计算机处理技术、图形显示技术以及网络通信技术进行应用，能够在PLC系统当中实现信息管理功能和生产控制功能的一体化，而PLC功能的提升，可以更好的满足现代社会生产的管控需求[6]。

4 结语

综上所述，在新时期背景下，将PLC技术应用在电气控制当中，能够使电气控制水平得到进一步的提升，这对于电气设备的有效控制具有非常积极的作用，因此，相关领域一定要对该项技术保持高度的重视，不仅要对该项技术进行深入的研究，还要结合生产实际对其进行合理的应用，以此来提高相关电气设备的运行效率和运行质量，从而为相关领域的发展提供支持。