PLC 在电气自动化控制中的应用

杨少扬

（郑州工业应用技术学院，河南 新郑451150）

PLC 属于一种可编程形式的逻辑控制器，此类控制器在工业环境中十分适用。借助于可编程形式的储存器，可以让各个操作指令都集中到PLC 控制器内，以此来实现逻辑运算以及顺序运算等各个操作指令的控制[1]。同时，借助于I/O 形式的输入和输出系统，PLC 也可以对外部设备进行功能的整合与拓展，以此来形成一个完整性的工业操作系统，让整个工业生产过程实现自动化控制。

1 PLC 工作原理概述

1.1 PLC 的基本框架

在PLC 的基本框架中，主要的组成部分有三个，第一是宏单元，第二是可编程形式的连线，第三是I/O 输入输出模块。在PLC 技术中，宏单元属于最基本的一个模块，它所起到的是CPU作用，可实现最基本的逻辑控制。可编程形式的连线主要的作用是将信息在宏单元之间传递。I/O 模块的主要功能是对电气的输入和输出特征进行控制。

1.2 PLC 的工作方式

在PLC 的具体应用过程中，其工作可以按照四个阶段进行划分。第一阶段是内部处理，在这一阶段中，主要是对可编程形式的控制器进行检查，主要有内部硬件功能检查、运行情况检查、监控定时器是否能够正常复位检查等。第二阶段是通信服务，在这一阶段，控制器需要和其他形式的智能装置之间相互通信，以此来响应编程器的键入命令，同时也需要进行显示内容的更新。第三是输入和输出处理，在这一阶段，控制器会将一切外部输入电路接通状态和断开状态输入到映射寄存器内[2]。第四阶段是程序执行，在这一阶段中，输入到映射寄存器里的状态通常不会因外部输入信号发生变化而变化，所以在输入信号发生变化的情况下，新状态仅仅会在下个响应周期内的输入处理这一阶段才可以被读入。

2 PLC 在电气自动控制系统中的具体设计分析

2.1 合理评估控制任务

在对电气自动控制系统进行设计的过程中，首先应该对系统中的控制任务作出合理的评估，以此来确定能否借助于PLC控制系统来进行被控制对象中相应电气设备的自动化控制[3]。同时也需要对实际的运行需求做到全面明确，这样才可以对实际的PLC 系统需求以及各种性能参数的具体设置加以明确，进而为后续工作的顺利开展提供足够科学的数据支撑。

2.2 PLC 系统选型分析

对于整个的电气自动控制系统而言，PLC 系统是最为关键也是最为核心的一个部分，因此，只有保障PLC 系统选型的科学合理，才可以让电气自动控制系统的应用优势得以充分发挥。具体选型过程中，主要应该对以下的几点内容加以综合考虑：第一，根据开关量实际的输入点数以及输入电压进行选型；第二，根据开关量实际的输出点数以及输出功率进行选型；第三，根据模拟量实际的输出点数和输入点数进行选型；第四，根据现场对于PLC 实际的速度响应需求进行选型；第五，根据实际的内存大小进行选型；第六，根据其他方面的特殊控制需求进行选型。

2.3 PLC 操纵程序编程分析

在硬件方面的工作完成之后，就需要根据PLC 系统实际需要达到的控制功能来对其软件部分进行相应的程序设计。在本次所研究的电气自动控制系统PLC 系统中，主要应用的是西门子公司所生产的一种PLC 设备，在该PLC 设备中，共提供了三种形式的编程语言。

2.3.1 梯形图

在对PLC 系统进行程序设计的过程中，梯形图这种编程语言形式最为常用，这种编程形式主要是对继电器进行控制。因为电气设计工作人员比较熟悉继电器的具体控制方法，所以这种PLC 编程形式也就在电气自动化控制系统中得到了非常广泛的应用。这种编程语言最大的一个特征就是可以对应电气操作原理，且这种对应性十分直观，和原来的继电器控制方法基本一致，更加易于电气设计工作人员掌握[4]。但是相比较原来的继电器控制而言，该方法的一个不同点就是其中的能流并不是实际的电流，而其内部的继电器也并不是真实存在的继电器，所以在具体控制中，需要将其和原来的继电器控制加以区别对待。下图是原来继电器控制电路图和通过PLC 控制的梯形图对比：

图1 原来继电器控制电路图

图2 通过PLC 控制的梯形图

2.3.2 指令表编程语言

在进行PLC 系统的编程过程中，指令表编程语言属于一种和汇编语言相近的助记符号形式的编程语言，与汇编语言相类似，这种编程语言的主要组成部分也是操作数和操作码。在没有计算机存在的情况下的编程过程中，可借助于手持形式的PLC 编程器来进行PLC 控制系统的程序编制。同时，这种编程语言可以和梯形图编程语言之间实现一一对应，并能够在PLC编程软件的控制下实现相互转换。以下就是和上文所述的PLC梯形图所对应的指令表：

表1 和上文所述的PLC 梯形图所对应的指令表

2.3.3 顺序功能流程图语言

这种编程语言主要是用来满足PLC 顺序逻辑控制所设计的一种编程语言形式。在应用这种编程语言进行电气自动控制系统的PLC 编程过程中，需要对整个顺序编程过程中的所有动作进行成步以及转换条件的划分，然后按照相应的转换条件来分配控制系统中的功能和流程顺序，让系统根据这个顺序来一步步实现动作。具体编程中，每一步都代表着一个控制功能任务，这个任务可以用方框来表示。在方框中包括用来对相应功能的实现加以控制的梯形图逻辑。通过此类编程语言的应用，可以让程序结构变得更加清晰，为后期的阅读和维护提供更大便利，同时也可以实现系统编程过程中工作量的显著降低，以此来缩短编程时间以及调试时间[5]。此类编程语言在有着较大规模的PLC 系统和较为复杂程序的编程场合中都十分适用。

3 PLC 在电气自动控制系统中的具体应用

3.1 顺序控制

在电气工程的实际运行中，相关工序对PLC 顺序控制有着决定性作用，而通过PLC 所进行的顺序控制，则可以让电气工程的整体运行变得更加安全可靠。具体控制中，PLC 系统可以将电气设备实际的运转流程作为依据，对其运行状态进行监测，并根据不同需求来及时进行相应控制指令的下达，这样就可以将整个电气工程划分为若干个运转阶段，每一个阶段都会对不同的运转任务予以执行，以此来实现各个工序运转职能的进一步强化。在此过程中，也可以将整体调控作为基础来进行相应技术优化的建立，让每一步的PLC 控制效率都得到进一步强化。

3.2 开关量控制

在传统形式的电气工程系统中，开关量仅仅通过继电器来进行自动控制。但是因为继电器需要在通电较长一段时间之后才可以正常运转，如果存在短路保护，继电器将不能够在系统运行过程中保持正常工作，这样的情况就会降低电气系统的整体运行效率。但是借助于PLC 控制技术，就可以有效实现电气系统的短路保护，借助于可编程形式的控制器和相应的编程系统来检测整个电气系统的运行状态，及时发现和解决短路问题，保障继电器的良好运行，在实现电气自动控制系统整体运行效率的 基础上实现其开关量控制流程的进一步优化[6]。

在进行开关量的实际控制中，因为电气工程系统中有很多个开关点，所以PLC 体系通常需要与其中的十几个甚至上百个直接进行对接，这些个控制点会借助于云平台以及网络来实现集中处理，以此来分化控制不同机电设备以及不同系统，避免复杂程序和控制指令对其产生不利影响。

同时，在通过PLC 技术进行电气自动控制系统的逻辑控制过程中，也可以通过时序或者是组合法来进行调节控制。在此过程中，管理人员只需要借助于人机交互界面就可以对多个开关点进行灵活控制，让系统的集中控制以及各个设备各自的控制需求得到同时满足。通过这样的方式，不仅可以实现电气自动控制系统控制效率的显著提升，同时也可以让系统的运行更加稳定，以此来保障系统的运行质量与运行安全。

结束语

综上所述，在进行电气自动控制系统的设计与应用过程中，PLC 技术的合理应用将会让整个系统的运行与控制上升到一个全新的高度。基于此，技术人员一定要对PLC 的工作原理做到全面了解，然后根据实际的系统需求，将该技术合理应用到电气自动化控制中，通过编程语言的合理应用来达到良好的控制效果。这样才可以让PLC 可编程自动化控制系统在电气自动控制系统中发挥出充分的技术优势，满足系统实际运行需求，促进企业的良好经营与发展。