电气控制技术在PLC方面的应用探讨

冒薇 夏春妍

摘要：电气控制技术随着时间的发展已经广泛应用于各个领域，在工业生产中起到了十分重要的作用，本文主要通过对电气控制系统的电路、发展历程进行简单的介绍，同时对可编程逻辑控制器（PLC） 进行了介绍，系统地分析了电气控制技术应用于可编程控制系统中的主要特点，同时根据我国目前电气控制技术在PLC 方面的应用现状提出了一些建议，望能起到抛砖引玉的作用，使我国电气控制技术在PLC方面的应用达到一个新的高度，有助于我国经济的发展和综合国力的提升。

关键词：电气控制;PLC;应用

现在PLC 技术在应用上已经相对成熟，尤其是在工业生产领域中的应用，更是实现了自动化控制功能。基于PLC 来构建自动化控制系统，需要针对机械设备电气控制特点进行详细分析，尤其是部分电气控制复杂的电气设备与大型机电装备，更需要从专业角度进行分析，构建有效的网络化与远程化控制系统，利用各项专业技术，来获取电气设备运行的真实数据，将其作为系统设计的依据，真正实现无人值守系统正常运行的目的。

1 基于PLC 电气控制特点分析

（1）合理选择PLC 类型。基于PLC 技术电气控制技术，核心为可编程控制芯片，这样基于PLC 对电气控制进行研究时，工作人员完全可以根据相应的需求来选择芯片类型。就现状来看，最常选用的为可编程控制器PLC芯片，具有重量轻、体积小以及低功耗等优点，在应用上具有良好的效果。而对于部分特殊情况，在选择PLC类型时，应将运算速度与存储容量等因素作为主要分析对象，确保类型选择的合理性。

（2）可编程实用性。以提高电气控制效果为目的，对PLC 芯片进行编程时，可以通过便捷符号图形以及模块化编程语言来进行设计，程序员采取自己最为擅长的计算机操作指令与编辑方式完成芯片的编程。其中，对于PLC 来说，不必将其与其他设备进行连接处理，减少了应用的连接线，并且还缩短了PLC 控制器执行的时间延时，在更大程度上提高了生产生活应用效率，同时对提高维护工作质量也具有重要意义。

2 基于PLC 电气控制系统概念设计要点

（1）执行机构可靠性建立。PLC 执行结果需要通过执行机构对现场实际情况的调节与控制来实现，因此基于PLC 电气控制系统设计时，需要最大程度上提高执行机构可靠性。第一，关闭或者启动电磁阀时，需要结合阀门开启与关闭实际时间来对延时时间进行适当的调整。如果相应信号未及时反馈到PLC 系统，则可以证明电动阀存在故障，需要及时采取措施进行处理，避免故障影响进一步扩散。第二，当控制器接触到负载时，可以通过对接触器进行启动或者停止的命令来对接触器圈进行控制，并实时观察控制器启动与停止情况，确定控制器在启动状态时是否出现吸合，停止时是否释放，确定不同阶段的可靠性。

（2）现场失效调查系统。以提高PLC 自动控制系统性能为目的，在进行电气系统概念设计时，可以通过实验室试验的方式获得失效数据，但是从实际应用现状来看，所获得的数据很容易受外界因素影响，内容存在一定限制，并不能完全有效地提高系统运行可靠性。另外，还可以通过提高现场失效调查的方式来提高控制系统运行可靠性，从PLC 电气控制系统可靠性与计算工作角度分析，其与一般产品设计存在较大的差异，如果仅是通过数据与理论的分析并不能获得准确的结果。而通过对现场实际失效情况的详细分析，则可以根据各项实时数据来提高系统可靠性，在现有程度上实现系统的提升。

（3）故障报警系统。PLC 电气控制系统概念设计基本上均是采用分层的方式来实现三层故障显示报警制，分为一级报警系统、二级报警系统、三级报警系统。第一，一级报警系统。主要用于生产现场，实现对现场故障的显示报警，利用指示灯指示设备来检测系统运行是否正常，而当指示灯闪烁时，则证明系统出现故障，需要由专业人员来及时采取措施处理。第二，二级报警系统。主要应用于中心控制监视视频显示器中，当PLC 自动控制系统发生故障后，中心控制监视视频即会根据实际情况来显示相应的文字，并且位于流程图中的相应设备也会出现闪烁，向技术人员报警。第三，三级报警系统。在系统内设备运行出现故障后，故障将会通过控制中心信号箱显示相应信息，利用光线与声响报警方式来提醒工作人员及时进行维修。

3 基于PLC 电气系统设计实例分析

（1）实例分析。以普通数控车床为例，对传统数控化程序进行改造完善，实现对零部件自动切削与加工技术的自动化控制，尤其是针对手动控制完成的切削加工工艺，通过PLC 技术对电气控制系统的改造，在根本上实现电气化与自动化控制。第一，上位机借助工控机图像处理能力，完成数控车床生产组态画面的显示，以及各生產数据的传输、输出与保存，完成相关控制指令的下达，保证数控车床能够自动完成切削工作。第二，下位机基于PLC 技术电气控制，通过传感器、数据采集板卡等获得数控车床环境数据、生产数据以及状态数据，并由PLC 完成所有参数的计算，将其传输给上位机，后根据不同参数来显示图形并保存。第三，进给运动控制，即利用PLC 运动控制板卡模式达到电气化与自动化控制的目的。选择合适的运行控制板卡，与PLC 顺序控制相互配合，对进给轴电机实现伺服运动控制，完全实现对数控车床进给运行的自动化控制。

（2）概念设计。①底层设备。一方面为实现数控车床自动切削加工运转基础功能的必要电气、机电设备，如电源模块、电机模块等，保证数控车床能够正常实现各项基本功能;另一方面为各类传感器，如温度传感器、速度传感器等，通过传感器来完成进给轴运行进给量的监测，并将各项监测的数据作为自动化控制设计的依据。②PLC 站。本地PLC 站主要起到接收底层传感器设备传输的传感参数、状态参数等，并通过内部程序的运算，对整个数控车床的运行状态进行检测确定，将重点参数传输给远程控制终端，最终以数据图形的方式显示、存储与打印等。同时，本地PLC 站还可以接收远程控制终端下达的控制指令，如停机、启动等基本控制指令，通过对相应执行器的控制，完成对设备的自动化控制。③远程控制终端。远程控制终端的设计，需要通过工控机来完成上位机数据的管理，以及设备状态的监控。在进行概念设计时，应开发专门针对数控车床架空、生产与自动控制的程序，来达到远程化、自动化以及网络化控制的效果，实现无人值守工作模式。

（3）运行控制。PLC 特有过程控制包括新颖的闭环控制，可以实现对模拟量的控制，涵盖了直线态势下的所有运动，以及常见圆周运动等。对于搭配好的控制机构，可以通过提前预备的传感器，建立执行机构完成生产动作。就数控车床电气控制技术来看，控制模块正在发生着变化，如伺服电机衔接的单轴与多轴，都可以经由预备好的控制模块，驱动同步态势下的电机。

科技日益发达，社会也在不断地进步，能够积极且合理的运用各种科学技术，都会对国家做出更多的贡献。科学地研究PLC 技术和原理，让其发挥应有的作用效果，为国家和企业在生产制作中打下坚实的技术基础。基于PLC 实现电气控制系统的概念设计，就需要从实际情况出发，对设计现状进行分析，针对概念设计需要关注的要点，从多个角度进行分析，选择合适的措施对整个设计过程进行优化管理，提高对电气设备各项运行数据的收集、整理与应用，从根本上提高系统设计效果，真正实现电气系统的自动化控制。

参考文献

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[2]靳韶利.PLC控制变频调速电梯电气控制系统[J].电子元器件与信息技术，2019，3（08）：23-26.

[3]陈萧，刘松涛，程赛葛.电气工程自动化控制中PLC技术的应用研究[J].电子测试，2019（Z1）：39-40.

“本论文得到江苏省高职院校青年教师企业实践培训项目资助（计划编号：2021QYSJ068 ）”

第一作者：

姓名冒薇 （出生年月1984.02）  性别， 女  民族， 汉族  籍贯，江苏省南通市  单位，苏州经贸职业技术学院  学位，博士  职位，教师  职称，副研究员  研究方向，智能产品开发与应用  邮编，215000

第二作者：

姓名夏春妍 （出生年月2003.02）  性别， 女  民族， 汉族  籍贯，安徽省六安市  单位，苏州经贸职业技术学院  职位，学生  研究方向，智能产品开发与应用