PLC在电气设备自动化控制的应用

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摘要：随着科学技术的发展，以及工业化发展的深入，plc技术可以改变传统自动化控制模式，克服传统电气自动化控制系统中存在的问题，从而提高工业生产行业的电气运行效率和质量。现阶段，传统工业生产模式无法适应现代社会发展的需求，发展自动化技术已成为现代工业的重要内容，近年来现代化数字模拟控制系统被应用到工业生产中，极大地提高了生产效率，推动工业的发展。本文概述了PLC技术基础，并结合该技术的应用优势，分析该技术在电气设备自动化控制中的具体应用，讨论利用该技术应该如何实现电气设备自动化控制设计优化。

关键词：PLC；自动化控制系统；优化设计

1PLC概述

1.1PLC的含义。PLC是一种可编程逻辑控制器，也是集自动化技术、微机控制技术和继电器控制技术的系统，主要被应用在工业生产的控制设计中。PLC控制系统有专门的硬软件设备，另外各个设备之间互相独立，主要构件有CPU、存储器、输入输出模块、编程器等。该系统的核心是利用存储器进行数据采集、分析和处理工作。1.2PLC的结构。PLC的结构可以分成整体式与组合式2种，整体式又叫箱式结构，组合式结构则更具有灵活度，比如可以结合实际工业生产的需要进行不同规模、功能的组合，整体式结构简单、体积小且成本较低，输出和输入电路电源比较稳定。而组合式结构总线板上总线槽较多，且能在线槽上设置PLC模块来实现相关功能。组合式的PLC在安装好以后可进行模块识别，通过组态形成不同的控制规模与功能，并使整个系统的灵活性更高。根据实际生产流程可采用就地控制和集中化控制设置电动机，比如某套生产装置有10台电动机，明确了相互之间的时序、顺序和逻辑关系，在电动机正常运行、正常停车和出现事故停车时分别有3种时序和顺序进行控制，具体控制原理如下图1所示。1.3PLC的功能和优势。PLC的基本功能有第一逻辑控制功能、定时控制功能、计数控制、步进控制等。其中第一逻辑控制功能也叫作位处理功能，是PLC控制系统的最基础功能；定时控制是利用定时器来完成控制；计数控制的工作原理是在计数数值时产生状态信号，利用该信号完成对某操作系统的控制；步进控制是利用多个位移寄存器来实现控制，以时间逻辑信号以及计数逻辑信号为转换条件。另外还有数据处理、回路控制、通信联网、监督控制、停电记忆等功能。PLC具有存储量大、计算机反应速度快、智能化的优势，且通过技术的不断完善，可实现人机互动，为人们的生活生产提供更多的便利。尤其在将该技术和信息技术、通信技术结合以后，可满足更多电气设备生产自动化控制的要求，不断朝着速度快、集成度高、智能化的方向发展。此外，PLC模块的体积较小，随着科学技术的发展进步许多超小型的PLC模块重量在150g以下，大小在100毫米以下，这种小型的模块在运行时产生极低的能耗，安装也非常方便。

2PLC技术在电气设备自动化控制中的应用

2.1在顺序控制技术中的应用。为电气自动化系统在运行时会随着运行时间的增长而不断增加能耗，从而影响生产运营的经济效益，利用PLC技术进行顺序控制可改善上述情况。在电气自动化控制中，通过对开关量的控制，不断优化传统继电器控制元件，从而提高系统的灵活性和实现对顺序的控制，并实现控制部位的模块化，采用单独控制方式还能避免某个设备本身质量差或控制顺序的问题而引起控制反应慢、效率低下等问题。2.2在开关量控制中的应用。传统的电气开关量控制采用的是电磁型继电器操作，该方式操作容易出现失误，而且系统接线操作复杂，会直接影响操作控制的可靠性与稳定性，而且还会因为受到外界因素的影响而出现运行效率低下的问题。利用PLC自动化控制技术可实现对电气自动化控制中继电器的改进和优化，并严格控制好操作系统中触点发生故障的概率。在实际开关量控制的应用中，利用PLC技术进行开关量控制设计，并用断路显示器进行集中化控制，不断完善系统中存在问题的元件，可有效提升自动控制系统的综合利用率。2.3在闭环控制中的应用。将PLC技术应用到闭环控制系统中，主要是利用该技术实现对每一台泵类电动机的控制，比传统手工控制和现场控制而言，自动化控制方法可以根据泵机的实际运行情况选择合适的自动化控制方式并实现对电机运行状态的有效控制。因为PLC技术具有优越的自我控制能力，在闭环中使用该技术可提升电气控制系统的安全稳定性，从而完善电气设备自动化控制系统。PLC闭环控制示意图如下图2所示。

3PLC自动化控制系统优化设计的基本要求和原则

利用PLC技术进行电气设备自动化控制系统的设计，主要目标是为满足被控制对象的基本工艺要求，也是为了提升自动化控制的水平，和电气行业工业生产的效率与质量要求。在进行自动控制系统优化设计时一方面必须满足生产工艺方面的要求、生产质量和效率方面的要求，另一方面是为满足设计优化的原则，比如基本工艺优化、设计方案优化以及整个设计过程安全优化等等。3.1满足被控制对象的基本工艺要求。首先，在利用PLC技术进行自动控制系统设计优化时，最基本的是要满足被控制对象，即电气设备生产控制的工艺要求。在进行设计时应该先分析电气设备的用途、应用场合等，在分析相关数据的基础上安排相关人员设计详细的方案。对电气设备生产进行研究是为了能够及时发现并解决设计中存在的和实际不相符合的地方，使所形成的设计方案尽可能满足被控制对象的生产要求。3.2制定经济合理、简单方便的设计方案。由于早期对电气设备自动化控制系统的设计方案还存在不少需要改进的问题，为此在设计优化时一方面要保证不可影响自动控制系统的基本功能，另一方面必须做好对设计方案中相关内容的调整完善，尽量使设计的方案更加经济合理、简单方便，并达到最为理想的设计效果。3.3保证设计主线的安全。在设计优化中还必须保证设计主线的安全和可靠，一方面要求保证系统运行的质量和效率，另一方面更高保证自动化控制系统在对生产过程进行控制时的安全，避免因为系统故障而引发安全事故。3.4确定PLC控制系统的规模和类型。根据工业生产基本工艺流程以及生产的复杂度可以将PLC控制系统的规模分成大中小3种，其中大规模的PLC控制系统是指在工业生产中由对生产的每一个环节进行大规模化的过程控制，实现工厂自动化网络控制，规定I/O点数在512以上，选择有智能控制、数据库、中断控制以及含有高级函数运算的PLC，同时要注意和工业生产现场总线结合起来，从而实现对工业生产的网络化通讯和自动化控制。此外，应结合工业生产工艺基本要求分析被控制对象的复杂度，然后确定I/O点数和I/O类型，估计内存容量选择合适的机型，避免资源的浪费。也可根据PLC控制系统的输出端的负载是直流还是交流电，是大电流还是小电流来判断该输出端应该采用何种输出方式，在不同的电流负载下应该选择不同的输出方式，输出方式的选择关系到系统是否能够在工作中稳定运行。3.5确定PLC编程工具。PLC编程工具有手持编程器、图形编程器以及计算机和PLC软件包编程。其中一半的手持编程器的编程原理是，用商家规定的语句表进行编程，特点是效率不高，适合用在内存小且用量也小的产品中，这样便可以发挥其体积小、成本低和易于操作调试的优势。图形编程器采用的是梯形图编程，因为图形简洁明了，所以能给人以直观的感受，方便工作人员观察。不过该类编程器的造价较高，主要适合用在微型或中档的PLC中。而计算机和PLC软件包编程，是一种工作效率最高的编程方式，但同时该方式的成本较高，且在投入使用前对其进行现场调试时难度较大，主要适合用在中高档的PLC系统中。

4PLC技术在电气设备自动化控制中的应用趋势

随着PLC技术在电气自动化控制技术中的应用，将有更多的计算机技术成果在PLC设计中得到应用，且电气设备存储容量、运算速度以及智能等越发完善。在未来一段时间，PLC技术自动化控制技术将不断完善优化，尤其是自动化控制系统的优化设计将拓宽应用领域，更多电气设备功能将不断完善、产品将更加丰富。而PLC技术的深入研究和设计应用，也会使更多人机互动和完善的通信设备应用到各种电气设备自动化控制场合，该技术将成为电气设备自动化控制系统设计中的核心，充分发挥其安全可靠性、智能性和网络化、高集成度和高响应速度的优势，使电气设备自动化控制功能得到全面优化。

5结语

综上所述，PLC自动化控制系统是一种在生产中进行自动控制的操作系统，在复杂环境下因为容易受到电磁干扰可能会出现运行错误从而对系统功能产生一定影响，不能满足现代化工业生产的需要。做好电气自动化控制系统的优化设计会涉及多种因素，是一项复杂的系统工程，必须要采用正确的设计思想，并在实践中不断总结经验。总之，将PLC技术应用到电气自动化控制系统中，可通过自动化控制功能的完善，将计算机技术和通信技术结合起来，从而提高工业电气设备的控制效果。在实际电气设备自动化控制中，还能利用PLC技术进行系统设计优化，并利用PLC技术实现对系统中顺序的控制、开关量的控制和闭环的控制。对PLC技术在电气自动化控制系统中的应用研究，也可以拓展PLC技术的应用范围，为实现PLC技术的网络化应用奠定基础。

参考文献：

[1]袁传信.PLC自动化控制系统优化设计探究[J].赤峰学院学报，2015（01）：58-59.

[2]杨宝.PLC技术在机电一体化控制中的作用探究[J].科技风，2018（23）.

[3]张志权.探析PLC自动化控制系统的设计改良[J].现代经济信息，2015（15）.

作者:刘元礼 单位:云南机场集团有限责任公司