PLC在电气控制系统中的应用

马少涛

摘要：随着现代工业生产的迅速发展，PLC控制技术得到了广泛的应用，尤其是在电气控制系统中。本文对PLC的定义及工作原理进行了简单的阐述，介绍了PLC控制技术的特点，并对PLC在电气控制系统中的应用及电气控制系统的设计进行了分析，以期对同行业有一定的借鉴意义。

关键词：PLC；电气控制系统；应用领域；控制技术；设计

PLC具有可编程、易于扩展、操作方便等特点，在电气控制系统中过去继电器为核心的控制系统可以完全被PLC所取代，目前在现代工业生产体系中PLC已是一重要的组成部分，在工业不断发展的情况下，以PLC实现产品功能已越来越全面化和多样化，使PLC技术有了较大的发展，以下对PLC在电气控制系统中的应用进行讨论。

1、PLC的定义及工作原理

PLC（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器。PLC主要运用于工业环境设计中所需要使用的数字运算操作的一种电子系统，其属于运用一类面向现场问题和过程的可实现编程的存储器，使用非常简单和灵活。同时，在设计过程中，PLC与工业控制需要保持统一，其功能最大的特点就是易于扩充。PLC的基础硬件与一台微型计算机相同，是由电源、通信模块、功能模块、I/O接口电路、CPU等构成。PLC需执行算术、逻辑运算、顺序控制、定时以及计数等操作，其内部存储程序是面向用户的操作指令，PLC对各类机械或生产过程通过模拟I/O或数字来实施控制，在工业生产控制过程中起着非常重要的作用。PLC对用户程序按照存入存储器的顺序进行扫描读取后再执行系统的控制是其控制器的主要工作原理。在过去，PLC的主要作用是代替继电器实现逻辑控制，随着PLC功能的日益强大，在我国工业的各个领域得到了广泛的应用，在很大程度上超出了PLC最早期的逻辑控制范畴。

2 PLC的定义与特点

2.1 PLC的定义与工作原理

PLC是英文Programmable Logic Controller即可编程逻辑控制器的缩写。PLC是一种采用一类面向过程、面向现场问题的可编程的存储器专为在工业环境应用而设计的数字运算操作的电子系统，其使用相對高级、“自然”的编程语言，使用简单且灵活；另外，PLC具有实时性，一般在设计时考虑与工业控制的统一性，具有功能易于扩充等特点。

PLC的基础硬件由电源、CPU、I＼O 接口电路、功能模块、通信模块等构成，与一台微型计算机相同。PLC在其内部存储程序以执行相应的逻辑运算、顺序控制、定时、计数以及算术操作等面向用户的操作指令，PLC一般通过数字或模拟I/O控制各类机械或生产过程，对于工业生产控制起到核心作用。

PLC对用户程序按照其存入存储器的顺序进行扫描读取后一一执行以实现系统的控制任务；这即是PLC控制器的工作原理。早期的PLC主要的主要作用是代替继电器实现逻辑控制，但随着科技的发展PLC技术也使得PLC的功能日益强大，其在工业各方面都得到了广泛的应用，大大超出早期逻辑控制的范畴。

2.2 PLC控制技术特点

PLC控制器采用的模块一般体积小且重量轻可即插即用，而且连接方便简单，因而建立一个PLC控制系统的时间相对很，另外，PLC的用户界面简单明了，用户容易掌握，而且用户可以通过PLC 的运行和故障的指示装置检查系统故障，一旦发生故障用户即时采取措施恢复，如更换模块等，因此PLC控制器具有易安装、维修，操作简单等优点。

而PLC技术具有适应性强、抗干扰能力强、可靠性高以及功能模块易于扩充等特点，下面将这些特点作一一介绍。PLC 不但适用于各种规模的工业控制场合，而且易于组合成各个控制系统，而且PLC因其本身具有抗电磁干扰、抗冲击、抗振等特点而对于外界具有很强的适应能力；另外，PLC的各个模块之间也采用了屏蔽可防彼此的辐射而且其硬件具有自我检测功能而大大提高了其可靠性；目前PLC产品丰富而且通用性强，其接口模块也十分丰富，几乎在所有的工业现场都可以找到相应信号的模块，大大方便了操作；此外，PLC的编程语言一般为梯形图语言，表达形式与继电器电路相近，简单、便于理解、易学、易用。

3、PLC在电气控制系统中的应用

继电器可以说是传统的电气控制系统的核心，它是以被控器械发出的信号或根据用户指令通过某种自动方式使系统自动执行相应的动作。通常电气控制系统是由控制、输入、输出这三部分组成，而控制部分由触点和继电器组成，通常是由传感器、开关、按钮等组成了输入设备是，由接触器、电磁阀以及指示灯等组成了输出设备。这三个基本组成部分按照一定的线路相连组成电气系统，但由于触点与继电器等控制部分在操作、接线、可靠性、效率等方面的性能都相对低下，在这种情况下，不得不促使开发新的性能，从而实现更加高的系统[1]。与此同时，PLC控制系统也是由控制、输入、输出这三部分组成，但其控制部分是以PLC可编程控制器为核心，不仅能实现传统的电气控制系统的功能，还能增加编程逻辑控制及更新系统功能，将这三部分的接线连接则继电器繁复明显减轻。

在电气控制系统中，PLC技术的应用领域主要包括了在联网、通信、模拟量、数据处理、过程、运动、开关逻辑等实现多方面的控制。模拟量控制主要是依据工业生产中因生产环境的不同而对工业生产影响的连续性物理量变化（如：温度、湿度或流量等），PLC可进行数字信号与模拟信号之间的相互转化从而可实现可编程控制处理[2]。开关量逻辑控制主要是指PLC控制技术可以有效替换继电器电路控制，可用于多台设备自动化流水生产线的控制，并且可以同时实现逻辑与顺序控制，因此在实践应用领域中是应用最为广泛的控制技术之一，广泛应用于印刷机、电镀流水线以及组合机床等。PLC对流量、温度及压力等各种模拟量的闭环控制被称为过程控制，往往化工、冶金、热处理等方面都有广泛的运用。而运动控制是指PLC利用专用的运动控制模块对物体的各种简单运动进行有效控制，像在机床和机器人的控制中都会用到。通信控制是指PLC模块之间的通信与其他设备通信的控制，在大型的工业控制系统中，PLC的通信功能常与数据处理功能常相结合并得到了广泛的运用[3]。

4、结语

总之，在电气控制系统中，PLC控制设备是电气控制技术的进步的表现之一，它的应用能有效提高电气控制系统在工业生产中的实用性与可靠性。为使PLC技术能够应用到更为广阔的技术领域，相关技术人员还应进一步完善和优化PLC技术，尤其是提高PLC的耐辐射、耐高温性能，从而使PLC技术的功能不断加强、性能不断提高、适用面更广。

参考文献

[1]张海燕.浅谈PLC的发展与应用[J].机械管理开发，2010（6）.

[2]陈小飞.可编程控制器在电气控制中的应用研究[J].中国新技术新产品，2011（14）.

[3]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）