基于PLC自动化电气控制应用探讨

摘要：随着现代科技迅猛的发展进程，可编程控制器应用技术也日趋成熟，可编程逻辑控制器又名PLC，它是一种用数字操作的电子应用程序，基于PLC在1_11=控制系统中无与伦比的优势，因此在日常生活中被越来越多的人们运用，已经成为工业自动化不可缺少的设备。在面对传统的设备普遍电气控制方式在实际控制应用中的局限性问题中，因其诸多优点，现今的电气控制系统的设计工程技术人员，更倾向于选用PLC而不是接触器控制。目前，这种技术已经慢慢的普及在电气自动化的工作环境中。

关键词：可编程控制器（PLC） 自动化 电气控制 应用

中图分类号：TP273+.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（a）-0093-02

1 PLC（可编程控制器）的特点

1.1 系统结构的大型化和小型化特点

之所以这样说是因为实际应用中，应不同的设计要求，会需要选择相关的可编程控制器，一般情况下体积小、重量轻的超小型的PLC因功耗低、体积小、便于安装等特点需求和应用比较广泛。但是由于大型的PLC具有容量大、运算速度更快以及更多的功能的特点，在某些方面需要用来满足规模化、产业化和自动化等实际应用的要求。

1.2 PLC具有应用简单，普遍，实用性强的特点

由于PLC自身独特的接口简单直观，可编程性以及编译的图形符号与梯形图语言、表达方式等和继电器的电路图基本相似的特点。在实际应用中易于工程技术人员的接受并且易于理解，工作人员只需了解少量的开关量逻辑控制的PLC操作指令，就可以掌握其在自动化电气控制中的具体编写和使用方式。现在已被广泛应用于各种规模的电气控制场合中，并且不断地向各种不同的领域延伸。

1.3 PLC的抵抗干扰能力较强

由于PLC的设计使用大规模集成电路技术，并且在内部电路的结构以及生产工艺设计的方面均采取先进的抗干扰技术，同时还配备具有自动检测报警功能的硬件装置。如果某个设备出现故障就会触发警报。基于这些设计方法的特点，PLC的抗干扰能力要远远高于传统继电器技术，更适合于较为复杂的电气控制及工业制造环境。在可编写软件的应用中，使用者还可根据实际需要情况，编写设备的自动诊断程序，使除了PLC之外系统中的其他设备与电路也能具有自我保护的功能。

1.4 PLC具有维护与改造简单，方便的特点

为了节省或减少设备的外在接线，PLC利用存储逻辑代替了传统接线逻辑的设计方法，很大程度上缩短了对控制系统的设计和建造的时间，从而为后期的维护工作提供了方便，控制程序的编写比较容易更改，可以极快的实用于生产过程中的各种要求。另外，PLC可以在各种复杂环境下直接运行，设计在模快上的运行和故障指示灯可以随时方便用户对设备的监控以及故障的查找，从而减少不必要的麻烦和时间的拖延。

2 PLC的基本工作过程

由于PLC是以综合计算机的应用技术、通信技术及自动控制技术为集合的新形式。这就要求其工作过程必须以计算机的微处理器为基本硬件。PLC的具体工作过程有以下几个部分。

（1）实时收集和输入现场信息：在控制系统的软件程序的控制下，执行预编辑好的指令对现场的输入区域实时进行扫描，并分析和判断输入区域的运行状态。

（2）程序针对特定功能的执行：根据用户控制系统中设定的程序指令，按一定规则进行全面扫描，并按照现场运行状态、指令要求等实际情况，进行实时分析或者逻辑性运算。

（3）控制系统的有效响应（既信号的记录和输出）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，再有主机向所有输出点发出响应信号，从而达到控制相关设备功能。

实施完以上的过程后，新的过程控制行为会重新开始并反复执行，每执行一次，既完成一个工作周期。在实际的应用实例中，往往要求许多设备的工作流程要不间断的重复做周期运作，而PLC的工作模式正好满足这种设备的要求，因此，这种设备能够与PLC控制程序更好地相互结合运行，并且PLC程序语言模式简单、表达直观易懂，容易编写和修改，适用范围非常广，大大缩短了软件的研发时效，并节省了开发软件需要的费用。

3 电气控制中基于可编程控制器自动化（PLC）的应用

3.1 开关量控制方式基于PLC的应用

这种控制方式是基于可编程控制器自动化控制技术中应用最广泛，同时也是最基本的形式。由于PLC的自动化应用不但实现了逻辑控制，同时还实现了顺序控制。所以逐渐替代了传统的继电器电路应用，同时该项技术既适用于单台设备的单独控制，也可以应用到自动化流水线中一组或者是整套设备的控制当中。

3.2 控制模拟量基于PLC的应用

在实际工业应用中会出现诸如：温度、流速、压强、液位、湿度等许多连续变化的模拟量。应用PLC自动化控制技术通常可以使这一类的模拟量应用数字量之间A/D转换和D/A转换而实现可以被记录和跟踪的量，从而解决了可编程器对模拟量的实时监控和分析的难题。

3.3 集中式控制设计基于PLC的应用

集中式控制是指通过一台功能强大的PLC监视系统，实现同时控制多个设备的“中央集中式”计算机自动化控制模式。在该系统中，各个设备之间的运行状态以及联系、监控关系等都统一由中央PLC来配置执行。所以这种集中式控制设计要比其他控制系统更方便易用，成本更低。但是这种控制方式的缺点是：其中任何一个控制对象的程序出现问题或故障，都要通过停止中央PLC的控制，从而使其他所有依赖中央PLC控制的设备都不能正常工作。

3.4 分散控制系统设计基于PLC的应用

在分散控制系统基于可编程控制器的应用中，每个受控对象都对应着一台PLC，在实际应用中，分散控制系统多用于工业中多台设备控制的生产线。由于每个受控对象都只接受自身的PLC控制，从而避免了其中任意设备发生故障导致其他设备不能正常运转的情况的发生。

3.5 运动控制中PLC自动化的应用

针对PLC能够对圆周运动或者直线运动进行控制的特点。目前，PLC已经广泛应用于电梯、机器人、机械、机床等多种场合。控制的基本原理是：在控制设备的配置中，需要现在的采取专用的运动控制模块控制，而将过去进行的直接应用于传感器及执行指令中，如可驱动步进电机、伺服电机及其单轴、多轴位置的控制模块等。

3.6 基于PLC自动化控制实现数据处理的应用

PLC自动化控制具备数据数据传送、转换、数学运算及数据统计等功能，在数据处理应用中，能够实现对数据的采集、分析与处理，并执行相应的指令。目前这种数据应用在大型控制系统中被广泛应用。

4 基于PLC自动化在电气控制存在的问题

4.1 控制出错，造成现场信号无法传送给PLC自动控制系统

（1）由于线路老化、机械拉扯、鼠灾虫害的破坏等原因，导致输送信号线产生线断路或短路的故障，会造成的控制出错。这种错误是由于现场的信号无法及时到达PLC控制系统，而发生控制错误。无法通过PLC自动控制系统完成对数据的抽取、加载与转换。不能正常接收PLC自动控制系统的执行指令。

（2）现场的电动阀、电磁开关等设备在实际操作中，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无法正常接收全部信息或者接收错误信息，从而产生错误的控制运作，导致系统不能正常工作，造成现场信号无法传送给PLC自动控制系统的控制出错；

（3）由于触点与接线的接触问题所导致的机械开关、现场变送器自身出现的故障。常见的问题有接线不牢固、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，将数据输入PLC自动控制分析处理系统，实现不了数据采集、传输、处理的过程。影响系统的决策分析、信息查询以及数据输出等功能。

4.2 动作执行出错，造成PLC指令无法执行

（1）较强电磁干扰、控制负载的接触器的接触性不够严密、控制负载的接触器故障等原因，会导致PLC发的动作执行指令无法被完整的传输到终端的执行端，最终造成控制自动化应用中无法完成预期的要求动作。

（2）现场机械开关、电动阀等自身出现故障。例如，机械开关触点接触不良、电动阀抖动等，这些原因都会导致控制系统无法正常工作。另一方面，关于控制变频器因为自身出现质量原因或者外力造成的损坏或故障，导致变频器所带电动机无法正常工作，造成执行机构无法按PLC的控制要求运行，最终使系统无法正常工作。

5 基于PLC自动化在电气控制中问题的建议

5.1 加强PLC控制系统中输入信号的可靠性

首先，要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，减少各种来自配件方面的原因造成的传送信号线破损、短路或断路的故障。其次，具体的措施还包括对主界面的一些功能模块的改进和重新选择等。

5.2 不断完善PLC自动控制系统的预警系统

PLC自动控制系统中配置完善、可靠以及和人性化、智能化的故障预警、报警功能在电气控制系统中扮演着十分重要的角色，智能化的预警系统会配备相应的文字记录和显示系统，在设备出现故障，能够保证良好的溯源性。人性化设计中应用的控制柜面板指示灯，一旦设备出现故障，该指示灯就会马上报警，提醒相关负责人采取相应措施，及时的应对各类安全隐患与机械故障。

6 结语

在经济快速增长的今天，我们不仅要加快追求“四化”的步伐，同时，面对世界经济一体化的格局，基于PLC自动化电气控制的应用已经成为新时代背景下，快速发展生产力，促进国民经济增长的秘密武器，但是，在此过程中，仍会出现更多的难题需要我们解决，还需要我们广大的电气自动化控制人员不懈地努力和创新。

参考文献

[1]冯马才.对PLC自动控制系统的可靠性问题与其设计方案的探究[J].科协论坛，2011（11）：57-58.

[2]张征富.浅析可编程序控制器（PLC）在电气控制中的应用[J].内蒙古石油化工，2012（10）：19-20.

[3]陈金洪.提高PLC自动控制系统可靠性[J].宁夏工程技术，2002，1（2）：188190.

[4]吕丽荣.可编程控制器在电气控制中的应用[J].内蒙古科技与经济，2012（5）：9395.

[5]王仁亮.试论PLC在电气控制中的应用[J].科技论坛，2012（15）：170.