PLC在电气自动化系统中的应用与发展

周进

摘 要：作为结合计算机管理、自动化控制和通信技术的PLC控制技术，在工业生产中具有广泛的应用。进入新世纪以来，PLC控制技术通过结构模块化更新，安全性能得到进一步提升，不仅能为各种电气自动化设备开展控制服务，还能为具体控制提出一揽子优化解决方案，受到应用行业使用者的欢迎。本文通过对PLC技术在电气自动化系统应用中遇到的问题和应用情况进行分析，结合技术发展的需要，提出了具有方向性的发展建议。

关键词：PLC；电气自动化；应用

中图分类号：TM571.61 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0040-01

上世纪70年代以来，PLC技术作为结合计算机管理、自动化控制和通信技术等学科的研究成果，成为新兴的应用技术。PLC技术在自动化管理中具有的提供控制服务和多角度解决具体控制问题的功能，在工业行业得到了较为广泛的应用。进入新世纪以来，在计算机信息技术快速发展和社会工业生产需求加大的背景下，PLC控制技术被寄予了更为严格和更高标准的要求。为实现PLC技术的良性发展，需要研究人员结合应用实际，围绕控制管理的目标，提出具有针对性的优化改进方案，以适应电气自动化系统智能化、科学化发展的趋势[1]。

1 PLC技术的构建原理及体系优势

作为一种可以根据需要进行编程的存储器，PLC技术是用来解决内部存储问题的程序，在预设好的数学和电气模型来进行相关的逻辑计算、控制顺序和定时算法结果的输出后，用户可以利用对这些功能的控制来操作各种机械或者是对生产过程进行预设控制。PLC技术是一种程序编程技术，主要是通过控制继电器以梯形图来产生指令实现对程序的编制。当今PLC技术有箱体式和模块式两种结构，不同的结构应用的场景有所不同。模块式PLC是由内存、电源、CPU和输入输出模块组成，I/O模块是一种根据电气工程项目的使用需要进行拓展的组成部分。箱体式PLC一般组成的部件有CPU、显示器、内存和电源等，根据应用的需要，这些部件的技术参数会变化。PLC技术的突出特点是，组成部分都是基于总线式的开放状态[2]。

PLC技术的应用主要经过采样输入数据信号，执行设定程序、输出计算结果三个阶段，只有这三个阶段相互配合并全部完成，才能实现有效的应用。在采集输入数据信号阶段，是利用一些扫描设备来对需要的数据进行读取后存储在PLC控制器的映射控制单元内。在此阶段的重点是通过对采集到数据的不断刷新来保证输入数据和输入状态符合现实情况。同时，在执行设定程序和输出计算结果的接口，映射控制单元的数据都必须不发生变化，产生的时间差要在整个控制结束后才会进行校正。在执行设定程序阶段，PCL控制器会自动对用户设定的程序扫描以保证程序的可使用性。在扫描用户预设的程序时采用的是依据一定规则的顺序和方法，从而保证程序计算结果的准确性和有效性。评估控制器是否按照预先设定的程序进行执行的标准是，把此阶段的结果和采样输入的数据进行对比，在两个数据相同时就能判定执行了用户设定的程序。输出计算结果阶段的作用是控制对应的外部机械设施。三个阶段循环执行后才会结束整个PLC的应用。

2 PLC技术在电气自动化系统中的应用

PLC技术在电气自动化系统应用的优势比较突出，主要是因为PLC控制器具有较强的抗干扰能力和使用性能，小巧的体积便于安装，维修成本不高。在功能上，PLC技术对逻辑能力、模拟控制能力和数据的处理上都具有简便、快捷的特点，所以在工业生产的电气自动化系统中应用前景良好。要保证PLC技术的有效发挥，要在应用中重点考虑4个方面的情况。一是要让控制器处于合理的工作温度下，一般在0到55度之间，要通过保温和散热等装置来保证设备的正常工作。二是要严格控制85%的工作湿度，避免因为湿度过大带来的设备失灵等问题。三是注意控制PLC控制器的振动，避免振动带来的零件损坏、设备功能缺失。四是要保证电源稳定，要使用50Hz和220V的交流电，让电线具有抗干扰能力。在输入输出端存在电压差的情况下，增加直流稳压器等设备。

PLC技术在电气自动化系统中的应用主要体现在两个方面。第一是应用于顺序控制方面。应用中采用的是分层结构，在对自动化控制系统的结构和功能需要进行分析后，对远程控制部分进行控制器的安装，之后是对现场传感器的数据采集传输部分的应用，最后是在计算机主机部分进行KLC控制器结果的整体控制和操作。比如在发电厂的发电中使用PLC控制技术，是为了实现对炉渣和飞灰的及时清理，以减少冗余时间的消耗，提高发电生产的工作效率。此时PLC控制技术的设计和使用结果，会对整个发电厂的生产效率带来影响，所以要通过对PLC控制技术的深入研究，结合实际的设计和使用来保证其在电气自动化系统中的有效应用。第二是应用于开关量的控制方面。PLC技术在此方面主要是智能可编程的存储器来替代传统的虚拟继电器的功能。此时PLC控制器要具有比虚拟继电器更迅速的反应速度，更为优化的反应时间，让短路保护功能在第一时间发挥出来。PLC控制器的集成功能在开关量控制上具有很大的优势，主要就是体现对具体指令和功能的反应时间短、执行效率高上，也因此能为提高整体生产效率做出积极贡献。

3 PLC技术未来的发展方向和应用前景

传统的PLC控制器存在着品牌之间无法兼容，硬件体系无法开放管理，很多功能无法拓展，编程语言的学习较为复杂和困难，核心技术被垄断，成本过高，推广使用有压力等问题[3]。为解决这些突出的矛盾，未来PLC技术的发展方向是建立软PLC技术。软PLC技术就是把电脑作为PLC控制器的操作控制平台，利用软件来实现传统PLC控制权的所有功能。软PLC技术的优势主要体现在：硬件是一个开放的体系，输出输出的端口和总线接口更为丰富，能和多种类型的硬件进行对接，让操作者可以自行选择合适的硬件进行软PLC控制器的组装。软PLC技术打破了传统PLC技术的指令只能固定无法修改的不足，能根据不同的应用需要对多种控制指令和算法进行自行嵌入。软PLC技术在数据处理中，因为以计算机作为支撑，高速的CPU和巨大的内存等计算机硬件，能够让数据处理的数量和速度得到提高。软PLC技术还具有良好的网络信息通讯功能，让PLC控制器采集和计算的数据能够及时传输给企业的信息管理系统，为决策提供科学的参考依据。总的来说，软PLC技术就是把传统PLC控制器作为一个集成系统植入到计算机操作系统中，让用户在更加直观、便捷的环境下使用，这样的软PLC技术具有计算机和PLC控制器所有的优点。

目前国内外的众多公司都把软PLC技术作为重点研发的方向，努力建立具有自主知识产权的应用体系[4]。要让PLC技术得到更为良好的发展，还要关注几个方面的问题。一是要解决系统的开放性问题。目前软PLC技术都使用基于微软的WINDOWS操作系统，这种系统本身的封闭性，让很多配套的软件无法得到有效的技术支持，成为PLC技术发展的技术阻碍。二是要解决系统的稳定性和实时性。电脑虽然功能强大，但是在工业生产中安全稳定性也非常重要，不能因为电脑硬件或者软件的不稳定影响到生产的运行节奏和周期。三是要提高信息传输能力，要借助信息互联网技术，让控制软件之间的协调工作能力更好。

4 结语

在电气自动化系统中要加强对PLC技术的研究和探索，通过提高系统的开放性、可靠性和实时性，不断提高自动化系统的控制性能，让PLC技术在石油化工、机械制造等众多领域获得更为广阔的发展空间。

参考文献

[1]胡俊.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用[J].智能城市，2017，（05）：113.

[2]邱于峻.PLC在电气自动化中的应用及发展前景[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（22）：50-51.

[3]马明月.PLC控制在电气自动化系统中的应用及发展[J].黑龙江科技信息，2016，（15）：66.

[4]姚振龍.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）：114.