PLC技术在电气设备自动化控制中的应用

赵 锐，何 毅，支明辰，陈文军，王复澳

（上海宝冶冶金工程有限公司机电分公司，上海 200000）

1 PLC技术的背景与意义

PLC 是指可编程逻辑控制器，它是一种可以应用在工业环境下的数字运算操作电子系统。它借助一种可以编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数以及算术运算等操作的指令，并按照特定的指令或者提前设置好的特定流程从一个指令过渡到另一个指令，通过数字式或者模拟式的输入输出方式来控制各种类型的机械设备或者生产过程，使其实现自动化[1]。而且PLC 技术只能单方向的从一个指令过渡到另一个指令，而不能进行循环的过渡；同时，在相同的一段时间之内，PLC 技术只能对一段已经编好的程序进行执行操作，并按照特定的程序和特定的流程进行下去。

在实际运用的过程中，PLC 技术的内部结构不需要进行实际的接线，其内部需要的线路之间的有效连接可以通过软件来完成，而PLC 技术仅仅需要的是在连接PLC 系统的输入端以及输出端的部位所需要的接线[2]。PLC 技术在实际运行的过程中，可以通过内部提前编好的程序进行自动存储，如果控制的要求需要更改时，可以直接对PLC 系统所借助的存储器中的程序进行更改即可，而因为PLC 系统内部的线路不是实际的接线，其之间的连接是通过软件来进行的，所以并不需要对线路的更改，因此它的适用范围很广，而且使用起来是非常便利的。

PLC 隶属于计算机的一种，它主要由接口的电路、电源、通信模块等结构构成，在电器设备自动化控制当中取得了广泛的应用。在整个PLC 系统中，程序的运行、指令的过渡等操作所需要的动力均来源于电源的结构，电源的稳定直接影响着整个系统能否稳定的运行，指令能否稳定的过渡。所以电源在选用的过程中应该以电压是否能够稳定以及它的蓄电容量能否达标等作为选择的标准，要严格按照要求对电源进行选择[3]。在整个系统的动力稳定时，CPU 可以根据提前设定好的程序对当前系统在运行过程中所呈现的状态进行判断，并将存储的数据传送到输出装置。PLC系统中数据的输入以及输出等依靠的是接口电路来完成的，而虽然有很多种不同的接口电路，每种不同的接口电路的接口均存在差异，但是它们的共同作用都是将数据进行输入或者输出。PLC 系统可以适应复杂的环境而顺利地进行程序的运行，而且操作非常便利，因此应用的范围非常广泛。

2 PLC在电气设备自动化控制当中的应用策略

PLC 系统在电气设备自动化控制当中主要应用的范围包括：在数控系统当中的应用、在交通控制系统当中的应用以及在中央空调中的应用。①PLC 系统在数控系统当中的应用：虽然有很多的控制系统应用在数控系统当中，但是PLC 控制系统的应用相比于其他系统操作起来更加的简便，而且PLC 系统的应用会让数控系统在定位控制的过程当中更加准确。②PLC 系统在中央空调方面的应用：由于PLC 系统具有比较稳定的性能，而且在操作时也非常方便，所以PLC 系统会在中央空调方面广泛应用。PLC 系统在交通控制系统当中的应用主要的表现为：对交通信号灯的控制以及对交通信号灯总线路的控制[4]。将PLC 电气设备自动化控制系统应用在交通信号方面，不仅减少了在控制交通时的人力，尤其是高峰期时需要较大的人力来控制交通，以防止交通堵塞；而且PLC 的应用也可以更加准确、及时监控和掌握相关路段的交通情况。现阶段由于交通信号灯系统以及城市人工智能系统在交通方面的联合应用，也使得交通控制系统更加智能化以及现代化，比较巧妙的缓解了整个城市在上下班高峰期时交通拥堵的情况，方便了人们的出行；同时在交通系统中的智能化和现代化的应用，会在车辆行驶时进行实时抓拍，减少了车辆违规违章甚至违法情况的发生，促进了交通秩序的规范化。

2.1 顺序控制

顺序控制指的是每一个执行机构必须要根据所输入的信号进行顺序操作，但是在实际的运行的过程中，随着时间的延长，设备所消耗的能量也会越来越多，从而加大了生产过程中的投入，经济利益也会随之降低[5]。而PLC 技术在顺序控制方面的使用，可以减少这种现象的发生，PLC 控制系统可以通过对开关量的控制实现对每一个执行机构执行顺序的控制，而对每个执行机构的单独控制可以通过模块的形式来实现，从而极大地减少了在其中一个执行机构出现故障时而导致的整个系统的非正常运行现象的发生，降低了每个单独执行机构的故障而产生的对整个系统的不良影响。

2.2 开关控制

开关控制指的是通过对继电器的联通和断开之间的值进行有效控制，而实现的对整个电气设备自动化系统的控制。以往的开关量控制的方法还存在一定的缺陷，而这些缺陷会对整个系统的正常的运行产生比较大的不良的影响，例如其稳定性不足、敏感性极低等。而PLC 技术在开关控制中的应用，改善了以往传统控制技术所存在的缺陷，有效地控制了开关量，提高了整个系统质量，同时安全事故发生的概率也大幅降低，这对于整个电气设备自动化控制系统来说是一个巨大的进步，使其应用范围也逐步扩大。

2.3 闭环控制

闭环控制主要指的是接受输出数据的设备，在根据指令运行结束以后，会将运行的相关结果作为下一次的输出信号重新传送给控制系统进行判断，在判断结束后，会再次向接收输出设备的设备发布指令，在指令运行结束后，再次将运行结束之后的结果传送给控制系统，控制系统会再次对运行的数据以及成效进行判断，并向输出设备重新发布指令，输出设备会进行再一次的运行。像这种输出设备以及控制系统之间的循环即指的是闭环系统。具体的操作程序为：在利用PLC 系统控制电机时，运用闭环控制的PLC 系统可以实现对电机转速以及转矩等相关参数的监测，在电机的相关参数超出正常范围时，就会及时对电机发布一个新的调控指令来使电机的各项参数回到正常范围。

PLC 技术还可以实现对动力泵的控制，PLC 技术可以对系统启动时的运行时间进行精准的分析，通过对动力泵实际的运行状态的分析以及闭环控制模式的应用，实现对电机关键部位的监控以及检测：通过对温度以及运行的具体状态等方面来实时检测电机的关键部位[6]。在闭环控制模式下，整个系统的闭环信息的传输更加快速高效、系统的运行效率也相比之前更加高效，而且PLC 的闭环系统在通常情况下采用的是单通道，所以在信息的传输过程中受到干扰的可能性就会明显降低，准确性也会有所提升。所以在实际的生产运行时，可以将PLC 技术应用在电器设备自动化当中，使得整个系统的运行效率大幅提升。

2.4 运行控制

运行控制主要是对电气系统中各个部件的具体运行状态进行监控以及控制。这对于提高系统的稳定性、保证各个部件的正常运行状态具有很大的意义。由于各个部件在运行的过程中不是一成不变的，而是动态变化的，所以运行控制根据的是各个部件状态的变化，并通过对多个单机片进行集成的方法对整个系统进行监控，对设备的损坏程度进行监测，以便及时更换损坏严重的部件，有效防止事故的发生。

还需要不断地将PLC 系统在电器设备自动化中的应用进行进一步的研发以及更新，将PLC 技术融入到电器设备自动化领域，设计出更多更好的人工智能化的产品，使得人机界面更加成熟稳定，也使得生产效率极大提高，应用的范围越来越广泛。现阶段，PLC 技术在计算计散热控制系统当中的应用也越来越广泛，其相比于其他的控制系统而言具有比较显著的优势：稳定性更高、操作更加的简便、响应更加及时等。除此之外，PLC 技术在变频器方面的使用也比较多，它可以对变频器的工作进行积极有效的配合，从而使效率大幅提升，系统的调速性能也得到了很大程度的改善。

3 PLC在电气自动化控制应用中的要点

（1）在电气自动化控制之中使用PLC 技术，湿度的影响较大，需要保障PLC 技术应用程度，这一因素非常的重要。一般情况下，需要保障的湿度不超过85%。

（1）在工业自动化控制之中应用PLC 技术，PLC 会由于振动出现一些不良影响，影响主要在特定频率上体现，在运用PLC 技术时，保障其介于10～55 Hz[7]。

（3）在电气自动化生产控制之中使用PLC 技术，需要对温度进行科学控制，要是温差过大，则会对PLC 性能造成一定的影响。一般情况下要保障其所处的温度为0～55℃。

（4）PLC 技术在自动化控制之中之所以能够正常的使用，最重要的原因是电能。根据相关研究表明，其比较适合使用交流电，电压为220。同时，为了把电源线的干扰有效降低，还需要安装相应的屏蔽设施，借此实现更好的抗干扰作用。

4 PLC技术在电气自动化中的应用前景

虽然PLC 技术与其他传统的控制系统相比具有很多的优势，比如它的稳定性比较高、在实际的操作过程中简单方便等，但是它的抗干扰能力还不是特别的完善，急需要进一步的增强。当整个系统处于一个极其恶劣的环境下或者存在较大较强的电磁干扰时，PLC 控制系统就会比较容易出现问题，会对生产环境造成一定程度的影响，破坏原本正常的生产秩序，从而影响了项目的进度，降低了效率。所以在PLC 控制技术方面的增强是很有必要的，需要增加其抗干扰的能力，使其及时在有较大干扰或者环境极其恶劣的情况下，都可以正常运行。同时在安装、设计以及应用时也需要进行必要的升级与更新，防止造成对整个系统产生不良影响。与此同时，PLC 技术在更新升级的过程中，可以借鉴其他技术所具有的优点，积极吸取最有利的方面，来完成对系统的更新升级。目前，DCS 技术已经在不断的完善更新的过程中，PLC 技术和DCS 技术可以互相借鉴，不断更新，且两者之间可以逐步发展为一个全新的控制应用系统，也就是FCS 系统。FCS 系统保存了原本两个系统的各个的特征以及优势，成为了最有利的结合方式，也极大地促进了工业自动化技术的发展，逐步实现数字化的控制。

5 结语

PLC 技术在电气设备自动化当中的应用，不仅将复杂的继电器变得简单化，还提高了系统的稳定性、使得操作起来更加简单快捷，省去了繁琐的操作步骤，将整个系统的结构进行了不断的完善，生产以及应用的成本也逐步降低。与此同时，应用PLC 技术时，极易上手操作，操作人员可以在很短的时间内掌握对其的操作流程以及维护技能，所以，PLC 技术在很多方面都有比较显著的优势，为自动化的发展提供了重要的参考依据。在不远的未来，可以完成对PLC技术的进一步更新，使得其不论环境是否恶劣、是否存在强烈的电磁干扰都可以有效运行，从而使得PLC控制技术在电器设备自动化当中的应用得到更加持续的发展。