基于PLC技术的电气自动化控制装置设计研究

卢永

摘要：PLC作为可编程逻辑控制器，脱胎于传统继电控制设备，在工业生产活动中的应用日益广泛，伴随着信息化、自动化、智能化技术的精益求精，以及工业生产需求的推陈出新，PLC功能、应用形式发生较大转变。以下在分析PLC技术与电气自动化时，首先分析PLC技术概况，随后从基本构造及原理、设计质量保障措施展开综合分析。

关键词：PLC;电气自动化;设计质量

引言：PLC可以依托简单的逻辑程序及拓展设备，自动采集、传输、处理、转换信息，达到远程监视、远程遥控目的，不仅极大降低人工工作量，在工作效率、工作质量方面，同样有所进步，尤其是在人工无法直接干涉的恶劣或狭小工作环境，PLC设备可以借助较强的嵌入能力、性能稳定性，适用于各类工作环境中，因而，重视PLC技术与电气自动化的结合性研究，具有现实应用价值。

一、PLC技术概况

应用于电气装置的PLC技术类型包括DCS系统、FCS系统。从DCS系统来看，该系统又叫分散控制系统，基于控制设备、显示设备、通信总线，将分散的各个工业生产设备有机联动，达到集中调度、统一管理目的，实现工业生产的风险可控及高效生产，从FCS系统来看，该系统又叫现场总控制系统，可以借助多节点、双向式的数字通讯，高效传输数据信息，推动电气装置的智能化、信息化[1]。

二、PLC设备基本构造及原理

PLC本质上是工业微型计算机，主要由CPU、存储器、电源，具体应用时，又可以拓展信号转换电路及上位机、传感器、通信线路、继电开关等设备，根据拓展设备差异，PLC控制系统可以具备定时功能、运动控制功能、过程控制功能、数据处理及应用功能，从原理的角度来看。PLC原理可以简单的划分为信息输入、程序执行、信息输出，基于信息输入，经由传感器等设备向PLC传输相关数据后，由PLC设备对输入数据进行扫描，同时将其寄存于I/O映像区中，基于程序执行，PLC设置人员可以介于生产控制需要，设置适宜的逻辑处理程序，对输入的信息数据处理后，输出数据，基于信息输出来看，经由既定程序处理后的数据，可以在刷新输出锁存电路下，对外设设备进行驱动，在结合拓展设备下，PLC系统可以具备数据采集、数据传输、数据显示及继电控制等功能[2]。

三、PLC技术下的电气自动化控制装置设计措施

（一）重视PLC技术应用方向

从PLC技术应用方向上来看，PLC技术在开关量逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网方面具有应用功能，从开关量逻辑控制来看，开关量主要表现在继电开关的“打开”“关闭”状态上，与传统继电器需要手动启停不同，运用PLC技术下，可以根据作业顺序，或时间、空间数据发生转变下，对单个工业生产设备，或多个工业生产设备进行启停控制、顺序控制，在电气自动化中的应用较多;从模拟量控制来看，PLC可以与各类环境感知传感器、信号转换模块结合，以此对环境信息进行处理，并根据环境信息状态，刷新输出锁存电路状态，驱动外接设备，具有较强的环境感知、适应能力，在火灾警报、高温警告、电磁阀开合、压力容器压力等需要自动化控制的工业生产场景中应用广泛;从运动控制来看，PLC设备可以基于既定程序，调节电机速度、加速度方向、扭力等参数，同时根据位置信息、触碰信息、环境信息，对输出的信息做出调整，以此对设备生产过程进行控制，在步进电机、伺服电机控制中具有较好的应用，可以在设计自动化的电气装置时，有所没参考;从过程控制的角度来看，过程控制是在单个设备生产过程中需要不同工作状态、多个设备生产过程中需要不同工作顺序时，可以借助环境感知数据、状态反馈数据等，调节不同功能模块、生产设备的工作顺序及工作参数，以此达到生产干涉目的，是电气设备自动化管理常用方向;从数据处理来看，伴随着PLC拓展功能的日益丰富，设置PLC程序时的算法愈发复杂，所能适配的工作环境日益增多，尤其是在自主 学习、自主优化来看，数据处理程序可在不断使用过程中，优化生产流程、自主规避事故风险，在工作效率、工作质量方面得到大幅度增强，在无人值守中的石油设施、冶金、分类拣选中应用较多;从通信及联网功能来看，伴随着信息化技术在PLC技术中的渗透日益深入，很多商家在提供PLC服务时，都会预留网络通信接口，可以将环境信息、处理记录等通过网络显示到上位机上，又可以在不便使用有线通信下，达到无线远程通信及生产控制目的，在矿山开采和石油开采，或需要设备定位、人员定位、远程检测中的场景中应用较多。

例如，基于开关量设计电气自动化控制装置时，可以在定期排水装置中运用PLC技术，根据水位上升速度，在一段时间后，自动打开排水阀，实现自动运行目的，基于模拟量设计电气自动化控制装置时，可以在火灾报警及灭火装置中运用PLC技术，通过光敏传感器、温度传感器、烟雾传感器，在火灾发生后，自动采集环境数据，并通过信号转换模块，转化为数字信号后，由PLC进行处理，驱动警铃、灭火装置，基于运动控制设计电气自动化控制装置时，可以在电梯升降中运用PLC技术，可以在既定程序下，调整电梯运动方向、运动距离，达到一键控制、自动运行目的，基于过程控制设计电气自动化控制装置时，可以在锅炉控制中运用PLC技术，基于压力容器内压力、温度、水位等，自动控制添水、加热、泄压、阀门开启、阀门关闭等一系列操作程序，达到自动控制目的，基于数据处理设计电气自动化控制装置时，可以在矿石分类拣选中运用PLC技术，可以借助数据处理功能，对不同矿石的规格数据进行处理，达到自动分类目的，基于通信及联网设计电气自动化控制装置时，可以在矿车定位中运用PLC技术，矿山开采和石油开采时，矿车发生故障，很容易导致某条线路发生堵塞，可以通过远程无线定位的形式，及时披露运作异常的的矿车，在定位模块的数据反馈下，及时处理相应故障[3]。

（二）结合工作环境优化设计

不同工作环境对PLC及拓展设备的应用也会存在較大差异，主要受性能需求、稳定性需求、拓展性需求影响。从性能需求来看，不同层次的生产厂家对PLC设备的精准度、灵敏度要求存在较大差异，因而，为了避免PLC设备能有效满足生产需要，应当重视CPU处理速度、传感器灵敏度、继电开关灵敏度等，从稳定性需求来看，电磁干扰会造成信息采集、传输失准，为确保PLC运作稳定性，应当重视所有部件的抗电磁干扰性能的，从拓展性需求角度来看，应结合商家后期升级改造方案，预留并标准化拓展接口。

例如，控制电机运动的PLC设备，一般精准度要求较高，在程序优化、CPU处理速度、继电开关灵敏度方面，注意PLC设计应用工作，可以增强PLC与工作环境的适宜性。

（三）结合前沿技术优化设计

伴随着时代的发展，PLC技术日益推陈出新，在设计应用PLC时，应当贴合 前沿技术，对PLC性能上限、控制深度、控制广度重新评估，以此优化PLC技术在电气设备中的应用形式，也可以结合工作环境，论证PLC在更复杂生产流程中的应用可能性，以此增强PLC技术在电气设备中的应用力度。

例如，伴随着5G技术的发展，数据信息传输速度大幅度增强，将5G技术与PLC有效结合起来，可以改善PLC应用性能、应用广度，比防说快递拣选、入库、出库管理中，PLC会具备更好的应用效能。

四、总结

综上来看，本文首先分析PLC技术概况，随后从基本构造及原理、设计质量保障性措施展开综合分析，认为应用于电气装置的PLC技术类型包括DCS系统、FCS系统，基本构造为CPU、存储器、电源，基于原理是信息输入、程序执行、信息输出，PLC技术下设计电气自动化控制装置，可重视应用方向，并结合前沿技术、工作环境，优化PLC应用设计。

参考文献：

[1] 张姝. 基于PLC技术在电气控制装置中的实践与探究[J]. 科技风， 2019， 375（07）：136.

[2] 董龙虎. 基于PLC技术在电气控制装置中的实践与探究[J]. 建材与装饰， 2019， 000（012）：234-235.

[3] 刘佩君. 基于PLC技术的电气自动化控制优化系统设计[J]. 数字化用户， 2019， 25（4）.