电气控制与PLC应用技术的分析研究

【摘要】随着科技水平的不断发展，生产工艺的不断提升，对控制系统的要求也相应的提高。从以前的手工控制到自动控制甚至将来的智能控制，都离不开PLC的贡献，特别是电气行业。PLC与电气控制的融合应用使得电气行业的蓬勃发展。在今天经济一体化快速发展的趋势之下，如何提高生产力，创造更多的国民产值成为国与国之间竞争的关键。在生产体系之中应用各种先进的技术和资源整合策略提高效率变得重要。基于PLC的电气控制应用技术在电气行业的贡献可圈可点。本文将结合实际的不同的项目案例分析PLC与电气控制应用技术的特点，作用和在未来的发展和前景。

【关键词】 电气控制 PLC 应用技术

PLC （可编程逻辑控制器），是一种专用于工业控制的计算机，是应用计算机应用技术 、 通讯技术和自动控制技术等技术而发展起来的通用控制器 。 PLC实质是可以进行储存 、 逻辑运算 、 控制程序 、 控制时间 、 记录数据和进行算术计算 ， 通过数字或模拟式输入/ 输出控制等的一种机械或生产过程 。主要特点有体积小，重量轻；实用性普遍；抗干扰能力强；应用简单普通；维护与改造方便等。

电气控制 ， 是指电气设备一次 、 二次控制回路 ， 分为高压电气设备与低压电气设备。其主要功能是设备运行的可靠与安全 ，自动控制，保护、控制 、监视和测量等。

目前的PLC主要有以下几方面的应用：开关量的逻辑控制，工业过程控制，运动控制，数据处理，通信及联网。

一、PLC的工作过程

（1）收集和输入初始数据：在控制系统的软件程序的控制下，通过执行预编辑好的指令对输入区域进行扫描，进行分析和判断输入区域所处的运行状态。

（2）程序对特定功能的处理：根据用户控制系统中设定的程序指令，按预先规定的规则进行全面扫描，并根据现场运行状态、指令要求等情况，作出实时分析或者逻辑性运算。

（3）控制响应过程：把收集执行程序的相关分析结果和逻辑运算结果输出到系统控制主机，再由主机向所有输出点发出响应信号，从而控制相关设备。按照以上的步骤重新开始一遍，每一次就是一个工作周期。 在实际应用中往往需要很多的设备的若干个过程的工作。

二、PLC应用技术在电气控制出现的问题以及采取的措施

（一）经常性控制出错，造成信号无法传送给PLC控制系统内部

1、由于线路老化、机械拉扯、自然动物的破坏等原因，导致输送信号线产生故障，造成控制出差错。发生这种错误，无法通过PLC控制系统完成对数据的抽取、加载与转换。也不能正常接收PLC控制系统的一系列执行指令。

2、现场的电动阀、电磁开关等设备没有关闭彻底、打开时没有闭合充分，导致现场数据收集和传输故障，使PLC无法正常接收信息甚至接收错误，导致错误的控制运作，出现系统不能正常工作，造成现场信号无法传送给PLC控制系统的控制出错；

3、由于触点与接线的接触不良导致的机械开关、现场变送器自身的故障。常常出现的情况有接线不牢固、触电接触出现损坏等，致使现场信号无法将数据生成到数据中存储后和将数据输入PLC控制分析处理系统，不能进行数据采集、传输、处理的过程。影响系统的决策分析效率、信息查询准确度以及数据输出及时性。

（二）执行动作出差错，造成指令无法执行

1、主要原因如：电磁干扰、控制负载的接触器的接触性不严密、控制负载的接触器故障，导致PLC发出的动作执行指令无法完整的传输到执行端，控制系统应用中无法按照预期的要求动作完成。

2、机械开关、电动阀自身故障。如：机械开关接触不良、电动阀松动等，这些原因都会导致控制系统无法正常工作。其他如：控制变频器因为自身质量问题或者外力造成的损坏等故障，导致变频器所带电动机无法正常运行，最后使得系统无法正常运行。

三、相应的解决措施

（一）加强PLC控制系统中输入信号的可靠性

必须确保所有选择的各种控制系统中的设备以及相关零部件的可靠性以及耐用性，避免出现由于配件的原因而造成传送信号线的故障。其他的措施包括对主界面功能模块的更新和设计等。增加信号的可靠性是为了减少控制的出错。增加控制的灵敏度。

（二）改善PLC电气控制系统的预警系统

在PLC控制系统中配置完善、可靠以及人性化、智能化，网络一体化的故障预警、报警功能十分重要，预警系统针对执行动作，实时的对动作的情况进行监控。防止指令出错给系统带来的损失。

四、部分案例背景和实施

（一）基于PLC的机床的电气控制

机床的电气控制中PLC与CNC装置相互独立，两个装置信号在CNC内部传递，PLC与机床电气控制信号之间的传送。主要是通过CNC与T/O接口实现以下的功能：PLC的初始化，急停，机车面板信号处理，坐标轴Y，Z轴，液压，工作夹卸，主轴使能控制，报警子程序。数控的机床工件自动加紧、通信检测自动建立通信连接、机械手自动换刀、刀位检测、断刀检测等，数控机床的功能使监控自动化的实现，系统的生产率在很大程度上得到了提高。涉及机床的阶段一般分为绘制图纸及工艺、电气安装与现场调试、用户单位的验收.

（二）立体仓库的PLC电气控制

立体仓库是物流的重要内容，是仓储管理科学中的重要环节。目前的立体仓库有升降横移式，巷道堆垛式，垂直提升式，垂直循环式，圆形水平循环式。立体仓库的组成有PLC，堆垛机，计算机，货架，出入库输送机，穿梭机等。其中PLC是李天一仓库电气控制的核心。

立体仓库系统在电机控制上采用闭环控制，其组成由高速计数器FM350接收编码器反馈的转数，将数字信号发送给PLC，实现电机闭环控制。立体仓库的PLC电气控制的应用使得仓库货物的出入库效率提高，改善了传统的仓储管理的现状。使得传统的管理模式得到了改变。

（三）PLC在纺纱系统中的电气控制

作为主机的PLC在纺纱系统中各类电气设备的控制，包括电机控制，人机界面处理，开关柜控制。另外PLC还要采集来自个纱锭控制器的数据，并实时输入到人机界面中，提供给操作人员。从逻辑结构上讲，PLC和所有的纱锭控制器排成了逻辑环，其中PLC掌控着系统的网络通信管理和维护工作。PLC和个纱锭组成的电气系统承担了沙疵检测，清除，数据采集，统计等功能，便于管理维护和进行数据分析。与其他传统的纱锭相比，PLC与纱锭多组成的电气控制的纺纱系统具有运行速度快，成本低，体积小，精度高，能耗少，组网能力强等优点，并且系统采用自定义的现场总线协议，使得具有简单，灵活，高速率的特点。

（四）环形打孔铣平面的PLC电气控制

Sinumerik802c base line集成了PLC，CNC，HMI，I/O于一身的系统主控单元。而PLC通过输入输出接入E1，与机床主的机床控制面板，驱动继电器，电磁阀，行程开关，保护开关相连并可靠的完成机床的各个动作，CNC与PLC之间有专门的地址用于相互传递信息。

以上的各种PLC与电气控制的应用技术只是特定的一部分例子，在现实生活中有着成千上万的这样的系统和项目应用。这归功与PLC的定制功能，它可以按照工业的各种不同的需求进行不同的设定和搭配。使得系统具有强大的功能

五、结语

其可靠性高、 操作简单与维护方便，丰富的I/O接口模块等特点使得在自动化控制中广泛的应用。 现在PLC正朝着电气控制，仪表控制，计算机控制一体化和网络信息化的方向发展。在工业体系中随处可见PLC的身影，如钢铁，石油，化工，建材，电力，机械制造，汽车，交通，运输等。尤其在电气控制的应用中，两者的恰当融合和同步提升将会使得生产效率得到提高，促进社会的进步。

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