PLC的控制原理分析及在电气自动化控制中的应用

梅再歌+王锐

摘 要：PLC技术如今在电气自动化控制中的应用越来越广泛。它可以弥补传统控制设备的缺陷，解决电气自动化控制中出现的问题，从而大大提高设备运行的效率。本文简单阐述了PLC的结构构成以及其控制原理，并全面介绍了其在电气自动化控制中的实际应用。希望能够为相关从业人员提供一些参考和建议，从而提高我国电气自动化控制技术的水平。

关键词：PLC；控制原理；电气自动化控制；应用

在现代电气行业飞速发展的形势下，电气自动化控制系统的作用越来越重要。PLC是一种运算操作的电子控制系统，它能够实现内部的存储以及按照人类生产生活的需要，通过对程序的运算和执行，从而实现自动化控制运行的目的。PCL技术作为电气自动化控制技术中的一项重要技术，也发挥着越来越重要的作用。其程序简单、操作容易，配套完整，抗干扰能力强，因此具有灵活性、便利性、适应性以及可靠性等特点。如今PLC技术已逐步被运用到生产生活的各个领域。

1 PLC的结构构成

PLC与我们日常生产生活所用到的电脑功能相似，都可以用于工业生产和工作中，其本质也都是可以用来编程控制的微机，因此，两者在结构组成上也大同小异。PLC的结构组成分为以下五个部分：

（一）中央处理器，用来负责整个系统的正常运行以及逻辑运算，相当于PLC的大脑，还能进行数学的运算。

（二）存储器，顾名思义是用来存储PLC的各种信息，包括用户程序、逻辑变量、监控程序等。

（三）接口电路。接口电路作为一种通道，通过将输入与输出连接起来，键盘与显示器连接起来等等，来实现PLC与现场或外围之间的通信与联系。

（四）输入/输出电路。输入电路不仅能隔离输入信号，还能进行电平转换。输出设备通过对输出结果的放大以及电平转换，进而实现机器的运行。

（五）电源。电源是PLC能够实现正常运行的动力，是不可缺少的一部分。

2 PLC的控制原理分析

PLC有别于其他微型计算机的一种独特的运行方式，就是它具有扫描技术。PLC在运行过程中，通过循环往复的扫描来进行工作的执行。其运行过程分为三个环节，包括输入采样、用户程序的执行以及输出刷新。每完成三个环节一次为一个周期。在PLC运行过程中，扫描的速度不变。其中一个周期的计算方式为：：T= （读入时间*输入点数）+（运算速度*程序步数）+（输出时间*输出点数） +自诊断时间。

3 PLC在电气自动化控制中的应用

（一）为数控技术提供支撑

随着我国经济的飞速发展以及工业规模的不断扩大，工业技术水平也得到了空前的提高。数控技术是我们众所周知而又耳熟能详的一种技术，其之所以能够发展到今天这种水平，不外乎是由于采用了PLC技术。数控技术的种类数不胜数，其中应用最为普遍的是点位型、直线型以及连续性。机械制造是工业生产中的重中之重，也是体现数据系统各功能的重点参照对象。在三种常用的数控技术中，基于点位型数控技术的灵活性以及全方位的转换性，常将其用于空洞机床的加工中。由于加工的过程被固定在某一个特定的位置，而非在移动中进行的，这也是点位型数控技术的一项优势，同时，其参照对象也不是加工轨迹。能够从整体上实现系统控制功能的装置，目前主要有两种，一种是单板机式数控装置，另一种是全功能型数控装置。PLC在两种数控装置中都有应用体现。两种装置各具特色，对于两者的选择，要从其价格区间以及性能效用入手。全功能型数控装置功能全面，能够大量节省人力，但是由于价格较高，基于成本的预算，令许多企业望而叹之。目前我国使用这种装置的企业寥寥无几。相反，单板机式数控装置相对来说，价格要便宜好多。它能够解决线路中出現的故障，包括硬件、接口以及驱动等方面。除此之外，还能够调整机床以适应生产规定以及升级和改造机床。所以，单板机式数控装置目前得到了企业之间的广泛应用。

（二）在闭环控制中，PLC的应用

电气自动化控制的方式有很多种，典型的几种主要是自动现场控制、手动现场控制和手动控制机旁屏等。PLC通过利用转速的测量，电液的执行以及电子调节等实现对调节器的控制，这是其在闭环控制过程中发挥关键性作用的体现。对于主用泵与备用泵的选择，需要根据动力泵的运行时长进行分析。在实际操作中，PLC可以直接对时长进行分析，从而节约了大量的时间简便快速。而手动控制机旁屏的方式，则需要通过借助现场开关的调节来实现时长的分析。目前，在现实应用中往往采取两者相结合的方式进行，取长补短，从而提高闭环控制中的运行效率。

（三）优化顺序控制，减少耗能

电气自动化系统随着运行时间的增加，其能耗量也会随之增大，而优化系统中的顺序能够明显改善这一状况。为了降低耗能，提高效益，对系统中的顺序控制进行优化将势在必行。要想提高控制的顺序性，首先要从主和开关量的控制入手。先优化继电器的控制元件，再针对每个控制模块进行优化处理，从而不但提高了控制的顺序性和灵敏性，还实现模块之间的独立性，进而有效地避免了各个模块之间的相互干扰。从而减少了因控制顺序紊乱而降低运行效率的现象的发生。

（四）提高开关量控制的效率

通常情况下，电气开关量自动化控制都是通过磁石继电器来完成的。但是这种操作的模式往往操作点比较多且杂，不利于操作人员的记忆，而且系统接线繁杂，很容易出现疏漏，从而导致控制的可靠性很难保障，进而降低了整个运行的效率。如果能将PLC技术运用到这方面来，将能有效的改善这一问题。通过PLV技术与完善后的继电器的结合，能够有效地减少触电发生故障的几率，提高运行的效率。

（五）PLC实现了中央空调的智能化

传统的继电器需要工作人员进行大量的数据运算，在运算过程中要十分谨慎，一旦出现任何纰漏，后期维护工作将会难以进行。由于PLC系统具有便利性、灵活性的特点，我们可以将PLC技术应用到中央空调的运行系统中来。不但实现了中央空调的智能化，还能对其中的数据进行精确的分析和处理，从而大大减少了后期工作中故障的出现，节省了大量的人力物力。

（六）在交通中的应用

基于PLC系统的高效性、便利性、定时性、以及可靠性可以将其运用到日常交通中。可以较为复杂和特殊的路口设立PLC系统，利用其定时性的特点，将其运用到交通信号灯的控制上面，从而实现无人化管理。另外，由于我国道路车流量极大，导致收费站的工作量很大。并且传统的收费站控制程序不够先进，经常需要大量的人力物力进行维护。而将PLC系统应用到收费站控制程序中来，将会大大地减少这些问题的出现。PLC系统现在道路交通中的应用越来越广泛，节省了大量的人力物力。也是其在交通系统中做出了卓越的贡献。

4 结语

综上所述，PLC技术在数控技术，优化闭环控制、顺序控制，减少耗能，提高开关量控制的效率，中央空调的智能化以及交通领域中都有着广泛的应用。它不但能够优化生产结构，还能提高生产工作效率。由此可见，PLC在电气自动化控制技术中的地位越来越重要。相关从业人员应该加强对PLC技术的研究，使其更先进化、科学化、简便化，从而使其更普遍地应用到生产生活中去，提高人们的工作效率与生活水平。

参考文献

[1]谭聪，金璐.PLC控制原理分析及其在工业中的应用[J].硅谷，2014，（1）：101.

[2]李军.论PLC在电气自动化控制中的应用[J].黑龙江科技信息，2014，（20）：43.

[3]苏鹏.PLC在电气自动化控制中的应用[J].产业与科技论坛，2015，（12）：62，63.