PLC在电气自动化中的运用研究

陈喆

摘 要：分析了PLC的结构和控制原理，并对其在电气自动化中的运行进行了分析，说明PLC的技术优势将支持其在更广阔的领域发挥作用。

关键词：PLC；模块结构；控制过程；运用研究

1 PLC技术分析

PLC是编程逻辑控制的英文缩写，从其结构和工作模式上看，其更像是工控小型计算机，PLC的结构主要有以下几部分构成：（1）电源是PLC工作的能源提供结构，如果电源故障将直接导致其失去功能，所以PLC的电源是最为重要的结构基础，通常情况下电源允许电压波动在±10%之间时，PLC可以直接接入系统，利用交流电源为其供电，如果超出波动范围则需要增加保护措施。（2）中央处理器（CPU），与计算机相同CPU是PLC的运算核心，可以通过编辑器输入相关信息，同时也可对PLC的模块进行检测，也可对程序的准确性进行校验，所以CPU是PLC的控制中心，为了可以提高PLC的可靠性，目前的PLC多为双CPU设置。（3）存储器以及其他模块，存储器有两个部分组成，一个是系统程序存储器；一个是应用程序存储器，帮助PLC实现控制功能。其他模块则包括输入输出接口、功能模块、通信模块等，这些都是保证PLC可以实现指定的功能，并完成数据和指令传输。

PLC 在工作中会按照以下三个步骤进行，以此实现其控制功能：（1）信息采集，在这个阶段PLC将利用功能模块完成有序的数据输入和状态读取，然后将这些数据转入I/O映像区域，完成对数据的采集；（2）应用程序执行，按照程序的次序，执行用户程序，此时存储在映像区域的数据和状态不会发生改变，而暂存的数据区域的数据和状态会发生改变；（3）输出阶段，输出过程就是在对应用程序进行扫描后，CPU会判断映像区域的数据和状态进行更新，对输出电路刷新，然后通过输出电路对外部设备进行驱动，实现PLC的控制功能。

2 PLC在电气自动化中的运用

2.1 电力系统中的应用

目前电力系统的自动化程度越来越高，其就是依赖于PLC和网络技术的不断提高，多种辅助的自动化系统如燃料运输、水处理系统等都需要进行程序化的控制，因此大量的开关量、自动切换等操作在系统中不断增加。尤其是人们对节能的需求，更多的企业开始对电气系统进行升级，改变原有的传统控制模式而引入智能化的控制技术，因此电力系统中这些辅助系统的技术水平也不断的提高。多数的大型电力企业已经将PLC引入到辅助控制中，实现了对生产过程的智能化与自动化的结合。同时也将PLC引入到通信和信息处理模块中，从而实现了对整个系统的协调控制。如：电力系统中生产效率和环境保护都是由燃料运输系统决定的，系统中设置有主站层、现场采集器、远程I/O等构成，主站控制层设置在控制中心，由PLC系统和人机接口构成，主要是通过光纤通信总线对远程的I/O系统进行控制；集中控制室可以实现自动控制和手动控制，运行中输入程序后系统将进行自动运行，操作人员则通过大屏幕完成对系统的监控，如果出现异常则进行手动控制来切换故障系统保障系统的稳定性。

2.2 数控系统中的运用

数控技术是工业生产中不可缺少的技术，而PLC作为控制核心已经成为数控技术应用的先决条件。工业生产领域的数控技术主要是面对机械加工的电气系统，常见的数控系统包括了定位、线性控制、连续性控制等。以往的机床控制都是利用继电器完成，但是其故障率和精度都不高，同时需要经常性的维护，应用局限性明显。而PLC的应用则提高了电气自动化的程度。目前，在PLC技术的支持下，高精度的自动化机械加工已经十分普遍。如在孔加工的过程中，已经实现了高精度移动，提高了生产效率。数控系统中的控制模式较多，基于PLC的全功能数控和单片机数控模式都得到了较好的实践效果、但是因为全功能的数控模式造价偏高，所以当前单片机的应用模式得到了推广。利用PLC技术解决了传统单片机的硬件电路、驱动电路、干扰等问题，提高了机床的可控性。随着PLC技术和电气自动化技术的提高，PLC已经可以帮助机床实现功能升级，并在系统灵活性上得到了很大的改善。

2.3 公路交通中的运用

PLC技术的适应性较强，可以在较为恶劣的环境下实现稳定工作，因此在公路交通管理中其也可得到较好的应用效果。PLC可以集成较为准确的计时器模块，所以在交通中对信号控制可以达到较高的精度和可靠性。尤其是岔路较为复杂的路口，可以实现智能化的控制。PLC具备的网络传输功能以及在线编辑功能，可以实现远程的调控，因此可以实现无人管理与远程控制，大幅度的提高了公路交通管理的灵活性、并可以将同一个道路或者区域的信号、监控器等整合成为一个局域网，从而实现统一的调度与管理。缩短了车辆的等候时间并可以实现智能化的调流。

另外，传统的公路收费系统所使用的电气设备的型号存在差异，在控制中这些设备与主机的兼容性较差，通用性和可维护性都不能保证系统的长时间稳定运行，使得系统管理存在较大的隐患。而利用PLC所提供的时钟功能和上位机的接口可以将多种设备连接起来，如连接收费计算机，并进行数据下载来完成对现场设备的智能化控制，如照明灯光、雾灯系统、提示系统等进行智能控制，再加上各种编译的指令，可以接受数据转换的多段落示码，输出到显示屏上可以完成对数据的准确现实。这样的通道控制系统，其通用性、维护性都得到了较大的提高，且稳定性和寿命得到了改善。

2.4 空调系统中的运用

中央空调系统也是现代建筑中不可或缺的温控系统，其是否能够智能化运行将直接影响建筑的能耗。传统的继电器控制不能实现复杂的逻辑功能，如要保证空调系统的逻辑控制则必须利用复杂的电路进行控制，不易实现同时升级、维护等较为困难，所以传统的继电器控制已经不再出现在中央空调的电气系统中。PLC的出现解决了中央空调的控制难题，其互联通信和自我诊断等功能可以很好地适应复杂的工况控制，PLC可靠度高，同时控制与维护、抗干扰能力都十分突出，所以在中央空调的控制系统中被普遍应用。尤其是在智能化的中央空调控制系统中，PLC已经成为不可或缺的重要元件。应用中，上位机监控系统将对工艺参数进行检测和采集，并产生运行指令，而作为下位机的PLC则对数据进行采集、控制现场设备、完成连锁闭锁等功能，同时显示机组的运行参数（冷水进口温度、出口温度、蒸汽流量、泵送系统工况、冷剂泵工况等等。同时PLC还需要对数据进行在线存储，数据存储的最大时长高达10年，所以PLC在中央空调中的电气系统中的应用已经获得了较为理想的效果。

3 结束语

总体看，PLC的技术特征使之可以在电气自动化系统中担任较为重要的角色，其应用的前景也随之拓展。为了充分的发挥PLC技术优势和功能，就爱需要在模块完善和抗干扰性能、可靠性等方面进行升级，使之可以在更多的领域发挥其控制和通讯等优势，以此获得更好的应用效果。

参考文献

[1]陈镜波.PLC技术在电气自动化中的应用[J].机电信息，2013，18（9）.

[2]王宁.对PLC技术在电气自动化系统中的应用研究[J].国通信，2013，50（4）.

[3]马彪.基于PLC技术的电气自动化分析[J].科技风，2012，36（20）.

[4]刘伟光.PLC在电气自动化系统中的应用与发展[J].黑龙江科技信息，2011（19）.

[5]姚振龙.浅析PLC在电气自动化中的应用与发展[J].科技创新导报，2011（26）.