PLC自动化在电气控制中的应用

周宝生

(苏润实业集团有限公司，江苏 南通 226000)

1 PLC技术特征

PLC技术具有如下典型特征：一是结构大型化或小型化。PLC编程控制器结构有大型和小型之分，其中，小型 PLC功耗低、体积小、安装简便，在电气自动化控制领域应用广泛；而大型PLC容量大、运行效率高、功能更丰富多元，在实际应用中，可依循设计需求选择最佳型号，以满足规模化、智能化生产要求。二是操作简便。PLC编程控制器简单、直观，可通过编程、编译图号直接表达，与继电器电路系统具有相似性，因而更易被理解，编写方式也更易掌握，只需少量逻辑控制即可完成自动化控制操作，因而在电气控制领域具有深刻的应用。三是抗干扰性强。PLC结构特点使其更适用于大规模集成电路系统，有助于电路系统内部的高效管理，在电路系统工作中，PLC强大的抗干扰性能极大地增强了集成电路系统的运行稳定性，提高了电流系统的故障诊断水平，对电气设备、电路等进行有效保护。如设备故障时可通过触发报警系统连接远程PLC系统，通过其抗干扰能力解决复杂的电气故障干扰问题，提高编程软件的应用与自动化操作水平。四是维护简便。PLC技术采用逻辑设计方法，替代了传统的线接逻辑设计方法，因而应用过程中可有效减少设备外形线，缩短了系统设计时间，提升了设计效率，为电气系统后续运行服务、系统程序编写的更改提供了技术支持，也有助于及时发现故障，提高系统维护效率。

2 PLC自动化在电气控制中的具体应用

2.1 顺序控制应用

在电气控制领域，PLC的重要应用之一是通过顺序控制实现精准联锁控制，其能够强化继电器硬件逻辑电路的顺序，使电气控制依循既定顺序进行运行，实现灵活化、高效化控制，提升系统运行的可靠性、稳定性。具体而言，基于PLC的顺序控制编程方法很多，如起保停法、置位与复位、SCR指令等，设计过程主要是将某个生产过程依循其内部状态、执行动作时间上的先后顺序分为若干阶段，在输入信号的作用下使各阶段依循生产工艺预先设定的动作自动有序地执行。为了实现顺序控制，需要利用移位、比较、传送指令相结合的方式输入信号，虽然实现该目的的方法很多，但实践显示，指令的灵活运用有助于简化顺序控制的设计方案，减少程序对PLC中CPU的占用容量，有效缩减程序扫描周期，也便于后续工艺的修改，极大地提升了效率。值得注意的是，在顺序控制过程中需要以定时器为中间控制环节，用以实现电气控制系统的自动化。通常而言，定时器设定值在编程过程中已经设定，若被控对象的生产工艺变化，需重新设定参数。

2.2 开关量控制应用

传统电气自动化控制系统采用的是电磁接触器控制方式，虽然此种继电器较其它继电器更简便省力，但极易引发触电问题，存在极大的安全风险，无益于电气自动化控制系统运行的稳定性与可靠性，加上电磁继电器外接线较为复杂，导致安装与后期运行维护工作难度大。PLC技术的应用打破了电磁继电器的弊端，其通过虚拟继电器成功解决了反应时间、返回量等问题，具有显著的应用优势。在开关控制系统中，PLC可利用开关量、开关模块输出点取代原有开关触点，以此规避传统开关触点的弊端，提升系统开关量控制效果。同时，PLC可实现工艺控制流程的有效编码，强化控制系统的逻辑性，保障了多个及组合类型的机床、生产线的有序启停。

2.3 闭环控制应用

在电气自动化控制过程中极易产生大量非固定量，为避免此类问题，需对非固定量进行控制，以保障可编程仪器对模拟量的有效控制，而PLC技术的应用可对闭环控制系统运行情况进行监控，以及时解决电气控制工程中存在的问题。对于闭环控制而言，其启动方式包括3种，即自动化启动、现场控制箱手动启动、机旁屏手动启动，泵机启动主要依赖于PLC自动化启动，PLC还可依循泵机运行情况加以调节；机旁屏手动启动适用于现场设备的开关调试，需要操作人员结合泵机运行时间加以调整，将泵机运行时间控制在合理范围内，以防长时间、高强度运行导致设备受损，在机旁屏手动启动时需将控制开关调至手动位置。当前，电气领域最广泛的控制方式是将PLC与常规控制有机结合，以最大限度地保障泵机处于安全的回路中，避免PLC故障而影响泵机的安全运行。PLC自动化控制系统涉及电子调节、转速测量、电液执行等多个单元，负责保证调节器在电气控制系统中的有效运行，结合调制解调器运行规律明确实际转速要求，并完成实际操控。

2.4 其它应用

除了顺序控制应用、开关量控制应用、闭环控制应用，PLC在电气控制其它领域也有诸多应用：一是控制模拟量，在工业生产中会面临诸多连续变化的物理量，如温度、速度、流量、液位、压力等，在PLC技术的支持下，此类模拟量可由数字量间D/A转换与A/D转换实现，确保PLC对模拟量的分析和处理。二是分散、集中式控制应用，在分散控制领域，各控制对象均需设置一台PLC，通过其相互间的信号传送产生内部响应指令或连锁，也可由上位机利用数据通信总线实现通信任务分散控制，生产线间有数据相连，每个控制对象均由其自身PLC系统控制，即使某一PLC停止运行，也不会影响其它生产线的通信过程；而在集中式控制领域，生产系统多个设备均由一台功能强大的PLC监控，形成“中央集中式”的控制体系，各设备间连锁、联络与运行顺序均由中央PLC统一调度完成，极大地降低了运行成本，但若需要调整某个控制对象的程序，则需停止中央PLC运行。三是运动控制应用，PLC技术还可对圆周运动、直线运动进行控制，通过多轴位置控制模块、可驱动步进电机等模块即可应用于机器人、机械自动化、电梯、机床等多个领域。

3 结语

随着电气设备系统应用时间的增加，机械设备会受各种因素的影响、线路也会出现老化，这极易引发PLC控制或动作执行出错，导致指令难以传达，终端系统运行有误。为了提高PLC技术在电气控制中的应用效果，必须进一步完善PLC应用的可靠性与安全性，以持续稳步地提升电气自动化控制水平。