电气设备自动化控制中的PLC技术剖析

刘愈豪

大成(广州)气体有限公司

电气设备自动化控制中的PLC技术剖析

刘愈豪

大成(广州)气体有限公司

本文概述了PLC技术的含义，介绍了PLC技术的基本组成及主要特点，对电气设备自动化控制中PLC技术的应用进行了深入探讨，以供参考。

电气设备；自动化控制；PLC技术；应用

前言

随着PLC技术的发展，功能越来越完善，其优势进一步凸显。近几年，在我国电气设备上，PLC技术的应用越来越广泛，促进了我国工业自动化的发展。

1 PLC技术的概述

PLC技术，英文Programmable Logic Controller，译为可编程逻辑控制器。PLC技术最早可追溯至20世纪60年代末，最早是由通用汽车公司提出取代继电器控制要求，随后美国数字公司研制世界上第一台PLC并应用到通用汽车公司汽车生产线上。之后，随着微处理器的出现及计算机技术的不断发展，PLC功能不断完善。目前，PLC技术的主要控制形式为顺序控制、过程控制、驱动控制以及运动控制。按PLC工作方式来讲，其采用循环扫描的工作方式。每个循环主要有三个阶段：①输入采样阶段：在这一阶段，PLC将扫描所有的输入数据和状态，并将它们存入I/O映像区域，等待下一阶段进行处理；②用户程序执行阶段：在此阶段，PLC将跟根上一阶段获得的数据结合用户编写的程序进行逻辑与数据运算，并刷新I/O映像区的对应状态；③输出刷新阶段：该阶段将上一阶段I/O映像区的结果经输出电路驱动相应的外部设备，达到真正意义上的输出。

2 PLC技术的基本组成及主要特点

2.1 PLC技术的基本组成

在科学技术不断发展的过程中，PLC技术也有了很大的发展和进步。现代的PLC组成主要包括CPU(中央处理器)、I/O单元、寄存器、扩展接口和电源等。随着现代控制理论的发展，PLC技术也在驱动控制领域和运动控制领域中也有了很大的提高。目前PLC普遍采用模块化设计，根据不同的工艺要求，PLC所需的功能也不相同。不同的功能主要通过相应的I/O模块来实现。PLC技术主要运用在工业生产过程中的控制，属于现场型的计算机控制器，因此模块化的设计能够有效的方便维修操作，减少生产过程中因PLC故障而停机的时间，提高工业生产效率。随着PLC技术的不断进步，现代研究领域主要集中于基于PLC技术的开放式、新型分布的控制系统，PLC将结合数字计算机和数字通信等技术结合进行更新和发展。

2.2 PLC技术的主要特点

(1)反应迅速

相对于传统的继电器控制，PLC内部的储存器取代了传统的继电器，其中包含辅助继电器。所有的运算都是PLC内部完成的，一般情况下，其内部的节点变位时间往往不予考虑，相对于那些传统机械触点继电器来说，其返回系数能够忽略，从而它在处理信息过程中具有相对较快的速度。

(2)安全可靠性高

PLC技术相比于传统的继电器控制技术，其能够大幅减少应继电器及连接导线产生的故障，提高系统的安全性及可靠性，在化工及煤矿井下，环境条件非常复杂，这种情况下，该项技术的可靠性与安全性体现出巨大优势。同时，该项技术的安全性不断提高，从而在技术层面为电气设备顺利运行奠定了坚实的基础。

(3)操作简单

在编写程序的过程中，其主要通过非常直观、简单的指令来进行，该形式能够很好的减小操作难度，所以，操作者无须具备较高的专业素质就能够胜任。

(4)功能完善

随着PLC技术的发展，功能越来越完善，比如数据处理、网络通信等功能。使其具有相对较强的适应能力，另外它的配套设备非常齐全，具有相对完善的功能性。其能够和电气设备自动化系统整合在一起，构成有机体，进一步提高系统的控制性能。

3 电气设备自动化控制中PLC技术的应用

3.1 PLC技术在顺序控制中的应用

顺序控制作为PLC技术的基本功能，PLC在这方面的应用已经相当完善了。除了一般的控制，现在的PLC也有较强的数据处理能力，比如复杂的算术运算、文件处理功能、PID运算控制等。通用应用PLC技术可以提高电气控制系统的灵敏性及可靠性，进而使得电气设备的运行质量和效率都得到了明显的提升。

3.2 PLC技术在过程控制中的应用

过程控制在过去是用DCS实现的。小型DCS改装成以计算机作为硬件设备，以操作系统为软件平台，从而现对电气设备的控制，这与带有上位机的PLC系统结构相似。PLC所实现的过程控制是常规的仪表控制，对于在过程控制中同时存在大量的逻辑时序控制的工艺中，PLC体现了非常明显的集成化优势，执行的程序可以相互调用及共享数据库。这在传统的系统中是难以达到的。PLC技术既能非常方便的实现各种复杂的逻辑控制，又能满足各种过程控制的要求。

3.3 在驱动控制中的应用

驱动控制主要指的是控制器对变频器的控制。在传统的控制器与变频器之间仅存在简单的通信关系。随着PLC技术的发展，对变频器的控制集成到了PLC系统的通信结构中。使得PLC对变频器的控制变得紧密而顺畅.PLC技术所实现的常规驱动控制由于在高精度、快速性和可靠性方面得到了全方面的改，其性能几乎达到了过去的专用调速控制系统。

3.4 在运动控制中的应用

随着PLC应用范围的扩展，部分厂商在PLC中集成了运动控制指令，在编写程序过程中直接编制运动过程，PLC将运动控制指令传送到伺服模块，再由伺服模块实现运动控制，这将使得运动控制是可变的、程控的，并和整个控制系统紧密结合。PLC大有取代传统的数控系统趋势，所能完成的动作几乎与机器人相当。

4 结束语

总而言之，将PLC技术引入到电气设备自动化控制系统中，减小了继电器的复杂性，同时，使系统更加可靠、更加安全，令其操作结构得到改进，使设备生产成本明显减少。并且还能够降低操作中的难度，为设备正常运转提供了坚实的保障，保证其效率有所提高。

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