电气自动化设备中PLC控制系统的运用与实现

彭潮

【摘要】为了实现对自动化机械设备尤其是自动机床的灵活控制，降低自动化机械设备的控制要求，技术人员研发了PLC控制系统，PLC控制系统是将计算机技术与机械技术相结合，运用计算机编程实现对机械设备的自动化控制，PLC控制系统也可以成为可编程控制器。PLC控制系统在技术上具有较高的可靠性和较强的实用性；在应用上对不同的电气设备有较强的适应性，在不同的设备和不同的领域都可以灵活应用。因此PLC控制系统在自动化领域被广泛应用。本文就PLC控制系统的运用与实现加以探讨和分析。

【关键词】PLC控制系统 电气自动化设备 运用 实现

随着经济的发展和科技的进步，电自动化技术也不断的发展和进步，电气自动化设备在人们生产生活中的应用也越来越广泛，在电气自动化控制系统中，PLC控制系统因其可靠性、实用性和适应性强的特点被广泛应用，PLC控制系统的应用可以提高电气自动化设备的管理水平，促进电气自动化技术的发展和进步。PLC控制系统的研发与应用对电气自动化领域和国家经济的可持续发展都有着深远的意义。

一、PLC控制系统概述

（1）PLC控制系统的工作原理。PLC英文ProgrammableLogic Controller的缩写，PLC控制系统又称可编程控制器，主要利用网络技术、通信技术、计算机技术相结合，应用数字和模拟输入的方式实现指令操作，通过微处理器对电气设备进行操作和控制。

（2）PLC控制系统组成结构。PLC控制系统由电源、中央处理器（CPU）、存储设备、输入输出接口、功能膜版、通信设备六个模块组成。

（3）PLC控制系统工作流程。PLC控制系统工作流程大体分三部分：输入采样、用户程序执行、输出刷新三个阶段。①在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。②在用户程序执行阶段，PLC控制系统的一个输入端子和一个输出线圈相对应，对用户程序进行扫描和监管，按由上而下的顺序依次地扫描用户程序，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，明确RAM存储区在工/0映像中的运行情况。③当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。也就是PLC在I/O映象更新完毕后，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

二、PLC控制系统的技术特点及功能特性

（1）编程相对简单，使用方便。PLC系统编程简单易上手，甚至不需要掌握计算机知识，只是采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言就可已完成编程，因此系统开发只需要很短的周期，容易进行现场调试，另外PLC还可以在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。

（2）PLC功能强，性能价格比高。PLC内有大量的可供用户使用的编程元件，有很强大的而且完备的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。

（3）硬件配套完备，用户使用方便，适应性强。PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。

（4）可靠性高，抗干扰能力强。传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，一旦触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件来实现系统运行，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力。

（5）系统的设计、安装、调试工作量少。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。

PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。

（6）维修工作量小，维修方便。PLC的故障率很低，且有完善的自診断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故。

三、PLC控制系统在电气自动化设备中的运用及实现

（1） PLC控制系统利用流程管控对电气自动化设备进行顺序控制，提高工作效率。电气自动化设备随着应用年限的增加，其耗电量也会随之增加，企业生产成本也会随之增加，应用PLC控制系统对电气自动化设备进行管理，可以对电气自动化设备的运行进行优化，降低耗电量，节约成本，提高企业经济效益；PLC控制系统可以结合系统设定流程来对电气自动化设备进行管控，可以对电气自动化设备开关量进行管控，对电气自动化设备的不同运行环节进行不同的操作，让整体操作更加简捷流畅，提高工作效率。

（2） PLC控制系统可以运用于电气自动化设备的闭环控制中，简化操作方法。PLC控制系统在闭环控制中的运用，在一定程度上简化了电气自动化设备的操作方式，提升了整体工作效率。PLC控制系统在电气自动化设备的闭环控制中的应用主要体现在泵类设备控制上，结合不同泵环节的需求和标准，选择合理的PLC控制系统，可以让泵类设备科学高效的运行。

（3）在电气自动化设备中运用PLC控制系统进行开关量控制。传统的控制系统采用大量的电磁性继电器等电磁元件实现系统操作与控制，而且接线比较复杂，大量的触点增加了故障发生概率，降低了系统的可靠性与稳定性，PLC控制系统以软继电器代替大量的实物继电器，降低了辅助开关的数量，优化了开关控制，提高了系统的抗干扰能力和系统的安全性、可靠性。

四、结束语

总之，PLC控制系统在电气自动化设备中的应用，优化和改善了电气设备的自动化控制，提高了电气设备的自动化控制水平，促进了电气自动化设备的发展，为新型电气自动化设备的研发提供了条件。