浅议PLC在电气控制系统中的应用

【摘 要】PLC（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器。电气控制系统中PLC技术的应用逐渐替代继电器控制系统而占据主流，本文通过比较分析两个系统的共通点与差异深化对PLC电气控制系统的认识，并通过其重要组成即逻辑控制的应用实例枚举，对PLC在电气控制系统中的应用做分析和展望。最后，提出对于PLC电气控制系统应用的几点建议。

【关键词】PLC系统 继电器 逻辑控制 数据库

1 PLC电气控制系统的工作原理

PLC电气控制系统与传统继电器电气控制系统的共通点在于二者都由三部分组成，分别是控制端、输入端和输出端。其性能和工作原理的差异主要源于控制端，PLC系统以PLC可编程控制器为控制端核心。可编程的本质一方面保证了其对传统系统所具备功能的保留，另一方面预留了改善和增加逻辑控制、适应新的生产需求的可能性，真正做到了灵活机动和可持续发展。

其中，表1中提到了二者工作原理的差异，也是PLC电气控制系统的特点与优势所在。为了保证机械生产的合理成本以及安全可靠等基本性能，在系统设计时需要对硬件设计进行成本、数量、性能等要素的协调控制，在软件设计方面则需要工程师就实际生产需求编写相应的应用程序，并努力做到以最少的指令条数、工作路径达到要求指标。

2 PLC不同类型逻辑控制下的应用实例

在以上硬件与软件的联合作用下，PLC系统在实际工作过程中首先运行预先编辑好的程序，分析、判断并收集数据，接着根据用户指令全面扫描，并就特定功能运行预先编辑好的指令，做出逻辑运算。最后将其结果输出到控制主机，等待主机回复相应信号而控制设备的运行。输入、逻辑控制和运算、输出这三个工作流程分别由前述的输出端、控制端、输出端完成，每完成一次定义为一个工作周期。一项生产工作的完成往往需要多个设备运行若干周期。

下面将以实例解说目前控制端已投入运用的主要的三种逻辑控制方式，帮助启发更多的编程可能。

2.1开关量逻辑控制

开关量逻辑控制是最初原型，是对继电器电气控制系统的直接取代，因而得到了最广泛的应用。自然，PLC系统在多方面都做了显著提升，如对多台设备进行自动化控制，常应用于印刷机、组合机床、流水线等。其中尤以组合机床的应用最为突出。PLC系统的运用为其低成本、高效率、灵活机动的优点添砖加瓦，使其可以组合更多的可能，应用于更大量的生产，甚至可以组成可自由调控的自动生产线。这种组合机床的PLC系统设计一般分为几个阶段：需求分析、可行性研究、工艺研讨、图纸绘制、安装配置、现场调试以及验收评估。

2.2过程控制

过程控制是指对各模拟量的闭环控制，目前常应用于化工及热处理等产业。这里举一个较新的立体仓库的案例以启发PLC系统对于提升物流、仓储管理等学科的实际应用前景。立体仓库主要由PLC、计算机、运送机、货架等部分组成。其中PLC系统的一个工作周期主要由数字信号完成，将高速计数器的反馈转数及时输入PLC，并实现闭环控制。这种简练的操作方式大大提高出入库效率，降低出错概率，有效改善原有仓储管理模式。

2.3通信控制

通信控制分为两类，PLC模块间的以及与其他设备间通信控制。这种逻辑控制常常和数据处理能力结合应用于大型工业生产。以纺纱系统为例，PLC首先需要接收各类其他电气设备的数据，并作出及时反馈，其次，要采集各个纱锭控制器的数据，及时输入人机界面以供操作人员判断。这种情况下，PLC编制了一个完整的通信管理系统，相较传统电气系统，可以额外承担统计、检测等功能，易于管理和维护。也从而带来了低成本、高精度、少能耗等优点。

3 对于PLC电气控制系统研究的几点建议

PLC系统现今的发展轨迹还遗留有原有思维模式，因此在互联网和计算机技术不断发展和广泛使用的今天，弊端日益显现。

3.1安全可靠性的进一步加强

任何系统都应以安全、可靠地运行为前提，PLC系统虽然为电气控制带来了高效的福音，但也同时埋下了软件方面故障、软件损害的新种子。对此，需要做两手准备，首先对于所有硬件保持原有的监管力度，确保其可靠性和耐用性，尽可能杜绝信号故障等硬件问题的产生。其次，对程序做适当保护，防止人为修改和损害的可能，完善预警系统。在投入使用前充分试用，防止预先设计的编程出错而导致项目失败。

3.2数据库的建立和更新

PLC系统意味着控制端不再只是系统中的一个环节，而是提升到了总体控制和联网的高度。这种全新的控制方式给我们带来了全新的生产力和效率。控制端成了系统中价值最高、重要性最大的部分。学者、专家应当在注重版权的同时充分发挥该系统与新时代的特色，建立有偿信息共享平台，确保一个编程不仅应用于固定的生产，也可以被同类业主采用。

3.3维护和使用方式的简化

PLC系统使用的误区即认为其维护和改造十分简便，其实不然。在实际应用中，对系统的改善和维护不仅需要电气系统方面的知识，更需要对硬件结构、编程语言等有统筹认识，否则容易使问题复杂化（以冗杂的指令达成简单运行）或是遗留实际运行中的盲点，而到导致生产失误的发生、精度的下降。未来的系统可以结合数据库的平台保证软件方面的维护，而减少其过程中对于专业性的要求，降低维修成本。

4 结语

PLC系统充分运用硬件设计和软件设计的结合。因此，对于PLC系统的提升也可由这两方面切入，尤其对于软件的设计因保有大量的未知与可能，而令人期待。通过比较分析与逻辑控制实例枚举，笔者鼓励构想属于PLC系统独特的发展模式，进一步加强安全可靠性的同时，建立和更新软件设计数据库，并及时简化维护和使用方式，大大提升其实际应用空间和效果。

参考文献：

[1]孙丽，祁士勇，王斌.PLC在电气控制系统中的应用研究[J].科技风，2012（08）.

[2]张海燕.浅谈PLC的发展与应用[J].机械管理开发，2010（6）.