PLC控制系统在电气自动化设备中的应用探讨

无锡职业技术学院 杨 云

PLC英文全称为Programmable Logic Controller，译为可编程逻辑控制器。该控制器的设计初衷即是为工业生产、研发而设计的数字运算电子操作系统。在工业迅速发展态势下，PLC控制系统以其精准控制优势迅速在工业环境中得到广泛应用，覆盖机械、矿业、汽车、航天领域，呈现蓝海发展态势。当然，应用范围也包括电气自动化设备。就工作原理而言，PLC控制系统注重使用能够编写程序的存储器，可在PLC控制系统内部执行基本存储功能及逻辑运算功能。与此同时，PLC控制系统也可执行定时、计数等命令，实现既定顺序控制以及算术核算。在一定程度上而言，PLC控制系统正是通过对数字量、模拟量等数据信息的输入以及输出，实现各类控制命令分布下达，完成电气自动化的程序控制。

对于电气工程行业领域而言，传统电气自动化设备是用各类电气连接线实现连接，因而存在显著应用局限。例如，电气连接性较差以及维护量相对较大。特别电气连接时所采用的基础线路不仅复杂，其控制线路更是相对较远。这样一来，电子自动化设备调试、安装均需大量时间及复杂流程。随着工业社会以及数字科技的郁勃发展，以及PLC控制系统在各个领域的深度应用，PLC控制系统渐次引至电气自动化设备系统之中，在电气自动控制中发挥巨大功效及优势。此背景下，研究PLC控制系统在电气自动化设备中的应用，具有重要现实意义。

1 PLC控制系统

1.1 PLC控制系统发展现状

在PLC控制系统初步衍生并投入使用时，学术人员以及技术人员就已开始着手探索PLC控制系统之于电气自动化系统开关量的控制应用。然而，在PLC控制系统初步研究阶段，相关研究并不深入，仍然存在数据处理缓慢、监控通讯能效薄弱以及控制范围不敷等众多瑕玷。但在学者及技术人员通过不断的理论、实践、技术研究以后，PLC控制系统基本能够在某些领域实现精准、高效单独控制。例如，在冶金锻造过程之中，PLC控制系统可根植实际冶金生产情况、整体生产规模以及控制复杂程度，合理选择控制程序并消除控制问题。而在电气自动化设备的安装、运作过程中，通过融入PLC控制系统，在提升电气自动化设备运行可靠性的同时，也使以往二次接线过程大大缩减。

1.2 PLC控制系统技术优势

PLC控制系统之于电气自动化应用过程中，凸显出众多技术应用优势，可有效赋能电气自动化应用高质量运行。第一，PLC控制系统具备操作简便、可靠性较强显著特点。在具体应用过程中，PLC控制系统干扰能力远胜传统继电气控制能力，能在复杂生产环境中稳定运行。并且，控制人员通过简单指令部署，对应控制系统即可立刻对命令作出反应，适用范围相当广泛。第二，PLC控制系统功能相对完备。由于PLC控制系统是可编程逻辑控制器，因此控制功能相对其他控制系统较为完善，具有相当较强的额实用性。同时，该系统可通过更换继电器控制部分，以系统内部运行逻辑为基础进行根本性控制，充分降低工作强度。第三，PLC控制系统使用相当便利。PLC在电气自动化设备控制过程中，各类辅助继电器投入使用以后，其余节点变位时间都可默认简化为零。在此背景下，使用人员不必考虑继电器固有返回系数。

1.3 PLC控制系统发展趋势

随着PLC控制系统在电气自动化工程中应用愈加广泛，PLC控制系统自身也在不断加速发展。这一背景下，PLC控制系统呈现数字化转型与稳定性提升两种发展趋势。一方面，数字化转型趋势愈加凸显。伴随数字科技不断进步，PLC控制系统在逐渐发展过程中也与数字技术结合愈加紧密。这一背景下，PLC控制系统数字化发展成为主流趋势。在不断进步历程中，PLC控制系统开始逐渐摒弃DOS语言，且着手建立通用硬件平台。在这一平台中，PLC系统开始逐渐与DOS语言系统融合，相互补缺发展，实现共同发展。另一方面，稳定性愈加提升。电气自动化设备运行的重要基础即是具备稳定性、可靠性，进而完成复杂化生产工作。如何确保PLC控制的系统稳定性以及操作安全，既是PLC控制系统的发展研究重点，也是电气自动化工程发展难点。

2 PLC控制系统在电气自动化设备中的具体应用

2.1 顺序控制应用

有鉴于PLC控制系统的技术优势，该系统在电气自动化设备中得到广泛、深度应用。最为基础的应用即是按照顺序执行控制。在PLC控制系统的初步研发应用目标中，其核心思想即是通过顺寻控制对不同电气自动化设备实施精准控制。在历经数年完善、优化以后，PLC控制系统在电气自动化设备中的顺序控制力度也得到全面加强，逐步满足国家所提节能减排以及提升工作效率的要求。不仅如此，PLC控制系统在电气自动化工程应用时，也可通过信息模块以及通讯总线互相连接的方法，使控制系统成为整个综合性整体，进而完成更加复杂、量大、精准的控制要求。

2.2 开关量控制应用

一般而言，传统电气控制系统多数使用电磁继电器这一单一形式执行开关控制。然而，此种控制方式不仅反应速度相对较慢，且常会产生触点降低影响正常开关控制问题，在后续维修更换时也相当不便。PLC控制系统的综合应用，不仅可以有效克服电磁继电器的操作缺陷，也因其技术优势获取更多操作便利性。详细而言，系统操作人员在控制过程中仅需简单执行合闸操作，即可依据实际控制需求发布控制指令。若是在控制系统某一环节产生故障，PLC控制系统能够自动执行分闸操作，充分提升工作效率及保障工作质量。

2.3 闭环控制应用

通俗来讲，电气自动划设备的启动方式包括两种，即手动启动、自动启动。其中，手动操作是由工作人员根据工作时间进行自主选择，不能应用PLC控制系统；而自动启动时，可通过PLC内嵌控制模块基于实际操作特点，自主选择运营时间。发展至今，电气自动化设备的闭环控制主要分为PLC控制系统以及常规控制系统两类，且多数是以PLC控制系统作为核心控制系统、常规回路作为控制补充。在具体应用时，常规回路也会作为电气自动化设备中的安全控制回路。如此一来，可充分保障PLC系统的安全性能。即使出现故障以后，设备仍可正常执行控制工作。由此，实现电气自动化设备的闭环控制。

2.4 自动切换应用

在一般电气自动化设备运行过程之中，为充分提升设备可靠性，PLC控制系统会在备用电源部分设置自动投入装置，通过各种程序段的运行实现多种控制操作。与此同时，PLC控制系统将会及时录取电气自动化设备运营时的信号数据，并将其作为备用电源启动开关的闭合、开启的依据。这样一来，即可充分提升PLC控制系统的数据处理能力以及逻辑判断端能力。可以知悉，PLC控制系统既可完成备电自动投入使用操作，也可依据设备运行情况变动满足其它操作要求，充分提升设备整体性、智能性。

2.5 调速器控制应用

调速器属于电气自动化设备中的核心部件。在电气自动化设备中，由于时常需要执行不同的生产操作命令，因而需对设备中调速器进行时常调节，以满足不同生产任务需求。在整体调速控制过程之中，应用PLC控制系统，借助系统内部电子调节模块、转速测量模块以及电液执行模块，可实时就设备参数进行调整，以满足不同速度工作运行要求。

3 案例示范

基于PLC控制系统在电气自动化设备中的应用理论探讨，以某型号电气自动化设备为例，实施PLC控制系统应用设计，通过实例应用证明其可行性。

3.1 控制要求

在PLC控制系统应用设计过程中，首先需要对其控制要求进行细致分析及详细规划。此电气设备的核心作用是在某工厂内执行传送控制任务，通过控制工厂内部传送设备，完成对材料的运送任务。详细而言，在运行过程中设置5s延时信号，等待下一材料上带，运送任务完成后返回原位。

3.2 编程设计

在整体编程设计时，需先行确定控制原理、基础装置。其中，核心编程即是设计模拟量输入、输出转换原理。

3.3 硬件选择

有关PLC控制系统的硬件遴选，本次实验设计中包括4个PNP数字量传感器、4个电磁转向阀以及3个按钮开关、1个系统指示灯、1个系统报警灯。在电源选择时，采用307 5A电源模板。在主机选择方面，使用CPU314型号，促使其能与操作板正常连接运行。确定所有硬件以后，通过系统组装完成控制任务。

3.4 结果测试

在PLC控制系统完成安装以后，进行整体系统运营测试，以确保其具有良好控制性能。测试过程之中，上位机通过通讯口将程序传输至PLC系统，传感器输入、输出工作正常。同时，程序运行、换向情况、通气路执行元件均可进行正常工作。可以证明，本研究具有现实操作性。

结语：数字化转型、稳定性提升已然成为电气自动化工程稳定运行的核心发展方向。而在这一过程中，通过在电气自动化工程中引入PLC控制系统，有效赋能电气自动化设备加速发展。同时，该系统的应用也可满足电气自动化生产控制任务。技术操作人员可基于直观、清朗的人机交互界面，以及全面成熟化的现实总线控制，执行对电气设备的操作控制，以促使仪器能够达到理想生产效果。