电气设备自动化控制中PLC技术的应用实践分析

谢成凯

摘要：随着PLC技术的发展，其在电气设备自动化控制中的应用效果也不断提升，文章主要对PLC技术的应用原理及优势进行分析，以顺序控制、开关量控制、闭环控制、模拟量控制为例分析了其应用实践，并且指出其在应用过程中首先需要调试，其次，还需要做好抗干扰的相关措施，这样才能不断提高其应用效果。

关键词：电气设备；自动化控制；PLC

电气设备控制中的关键设备之一为编程控制器，可以根据电气设备的具体运行情况采用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技术进行编程，而且研究实践也表明，编写的程序精确性较高，十分可靠，可以确保电气装置设备的正常运行。PLC这一系统装置结构比较复杂，在19世纪80年代初开始进行发展，包括编程软件、存储器及相关接口等设备，并逐渐朝着电气设备自动化的方向前进。随着科学技术的发展，PLC的更新换代越来越迅速，如小型PLC ——Allen-Bradley Micro870 PLC，它是Micn）800系列的全新旗舰产品，可供机器设计人员用于优化大型独立机器或系统的控制架构，替代多个小型PLC：，支持需要多达304个I/O点、280 kB内存和20 000条程序指令的小型智能应用。性能优越，应用领域也进一步拓展，目前的PLC技术主要以自动化技术为基础，并且对电气设备的控制也一直处于改进过程中[1]。

1 PLC技术概述

1.1 PLC技术在电气自动化控制中的应用原理

对于PLC技术来说，其在应用过程中主要分为3个步骤：输入采样、程序执行及系统输出刷新，如图1所示。在输入采样时，PLC—般都会应用选择数据扫面的形式，将其置于I/O映像区里面。当数据输入完成过后，才会执行输出刷新方面的相关操作。当程序在进行的过程中，自上而下是这项技术执行的顺序。在输出刷新时，对于系统CPU来讲，它将结合I/O映像状态以及上一次输入的数据，从而完成电路锁存，并接着对外设驱动进行操作。就目前的PLC技术来讲，它能够比较快地实现开关、顺序、闭环等方面的控制。同时，其设计方面较为灵活，操作也显得较为简便，能够使其更好地应对一些复杂环境。

1.2 PLC的优势分析

PLC优势分析主要体现在以下3个方面：（1）可以使电气设置装置的运行效率不断提高，应用PLC技术还可以显著降低能源的消耗，达到环保的目的，并且其稳定性较高，保证了电气设备的正常运行，此外PLC系统的使用比较简单方便，达到了预期的电气设备控制效果。（2）PLC技术的功能较多，在各种电气装置中应用非常适宜，满足现代多样化的电气设备控制需求，并且发展前景良好。（3）传统的电气装置设备的使用十分繁琐，操作复杂，其发展逐步落后于现代社会，满足不了当前的控制需求，而PLC技术很好地解决了传统电气设备运行过程中的难题，推动了电气设备的发展与进步[2]。

2 PLC在电气自动化控制设备中的实践应用

2.1 在顺序控制系统中的应用

当前顺序控制为电气辅助系统中主要的控制形式之一，但是在实际运行中，由于当前对于环保、节能减排的要求越来越高，因此，生产作业中自动化水平便越来越受到重视。在此种背景之下，PLC的作用越来越重要，它取代了传统的继电控制器在电气辅助系统中的应用，在运行过程中可以实现工艺流程的单独控制，同时通过信息模块、通信总线的协调应用，使其控制效果不断提升。随着计算机技术的发展及PLC技术的应用，电气自动化控制系统也由当初的人力控制过度到了现在的强电控制，自动化控制水平大幅度提升。如电气自动化系统应用了PLC技术之后，主站层由人机接口及PLC组成，还包括现场的传感器网络、相应的远程I/O站，通过传感器采集网络将采集的现场信息通过通信总线传输到主站层以及远程I/O站，实现远程I/O站与传感器之间的信息对接，而工作人员只需要借助于终端显示屏便可以了解整个电气化控制的全过程。

2.2 开关量控制

在传统的电气控制系统中，应用最多的为电磁性继电器，因此，系统在实际应用运行过程中非常容易出现触点故障而影响整个系统的使用，降低整个系统的可靠性及稳定性。此外控制系统的接线也比较复杂，一旦发生故障维修十分麻烦。但是自从应用PLC技术之后，大大减少了继电器实物元件，降低了辅助开关的数量，完善了系统功能，实现了多台断路器的信号集中控制，提高了系统应用的可靠性。此外PLC在电气系统当中，还具备相应的数据处理以及逻辑推断能力，这样就在提高其自身的抗干扰能力的同时，拓展了其相应的适用范围。

2.3 PLC在闭环控制系统中的应用

所谓的闭环控制，其实就是一般控制系统对PLC控制系统的有效补充，其泵类电机的启动一般包含有3类方式，即自动、现场控制箱手动、机旁手动启动。依靠PLC自动启动，在启动泵机过后，能够根据泵的累积工作时间来对主备用泵进行合理选择。通过机旁手动启动方式时，应当对现场开关进行调试。并结合每个台泵运行时间来对主备用泵的启动及停止进行有效控制。然而，在具体操作的时候，应当将开关调到“调速器手动”档位，方可操作。现阶段，最常用的控制方式是结合使用PLC控制系统与常规控制系统，以此来把常規控制系统作为PLC控制系统的补充方式，使泵类电机存在一个安全的回路，在PLC控制系统产生故障而停机时，常规控制系统同样可以确保泵类电机持续稳定工作，进而确保整个生产系统的持续运转。

PLC控制系统通常划分为3个基本单元构成，具体有电子调节单元、转速测量单元以及电液执行单元。这3个单元在电气系统中对解调器的应用以及整个系统的可靠性存在十分重要的作用，并且其可以有效控制调制解调器调节规律的形成转速测量及导水机构的驱动。PLC系统在整个系统中相当于人体的大脑，具有宏观调控的意义，它也是电气系统与操作人员间的桥梁，具有传递参数、接收操作人员的逻辑指令、把指令转变成能够识别的信号传输给被控制的对象、调控整个系统的作用，确保电气设备自动化控制系统的安全稳定运行。

2.4 模拟量的控制

模拟量包括电压、电流、压力以及温度等，这些变化量很小、很细微的控制量都能够通过PLC技术来实现控制。PLC进行模拟量控制的时候，一般需要熟悉量对模拟量之间的转换，即需要利用数字的输入到I/O模块，对此进行有效的控制，这种控制的方法最大的好处是能够进行模拟量控制的稳定性和可靠性，相比其他的控制设备，PLC具有无可比拟的作用[3]。

3 PLC在应用过程中应该注意的问题

PLC在应用之前应该首先進行调试，调试工作是检查PLC控制系统能否满足控制要求的关键工作，是对系统性能的一次客观、综合的评价。系统投用前必须经过全系统功能的严格调试，确保应用效果之后才能实际应用。调试人员在调试时发现的问题，都应及时联系有关设计人员，在设计人员同意后方可进行修改，修改需做详细的记录，修改后的软件要进行备份。并对调试修改部分做好文档的整理和归档。调试内容主要包括输入输出功能、控制逻辑功能、通信功能、处理器性能测试等。此外PLC在应用过程中还会受到空间辐射、电源、信号线引入的干扰、接地系统混乱、PLC系统内部的干扰，因此，应该采取一些抗干扰的措施，如使用隔离性能较好的电源，可以有效降低电网受到干扰的概率；正确选择输电电缆；增强硬件滤波及软件抗干扰性能；完善PLC控制系统的接地方式[4]。

4 结语

本文主要分析了当前电气设备自动化控制中PLC技术的应用，由于PLC技术是一种新型的控制技术，具有多种优点，如安全、稳定、高效运行等，同时其价格比较低廉，降低了控制成本，保障了电气设备的可靠运行，对我国在电气设备自动化控制系统的水平有重要的影响作用。随着PLC技术的不断发展，会出现很多新型的PLC控制器，其功能也会越来越完善，自动化控制水平也会进一步提升。

[参考文献]

[1]唐元恒，刘振岗，张玎，等.PLC技术的原理、优点及其在电气设备自动化控制中的实践研究[J].电子世界，2017（8）：28.

[2]周炜明，许娜.电气设备自动化控制中PLC技术的应用分析[J].河北农机，2017（6）：70.

[3]许亮，青云隆.PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].赤子，2017（6）：277.

[4]熊媛.论PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].现代职业教育，2016（25）：37.