PLC技术在电气自动化中的实践研究

王婷

摘 要 近年来，PLC技术（Programmable Logic Controller）因其具有可靠性高、适应性强和功能丰富等优点，在工业电气自动化领域中得到了广泛应用。但同时各类PLC产品接口标准不统一和兼容性差的缺点对工程实践造成一定的限制和约束。据此，本文介绍了PLC技术的发展背景及意义，分析了PLC技术的特点，详细讨论了PLC技术在电气自动化中的具体应用，最后对其发展前景及趋势提出建议、构想和展望。

关键词 PLC技术；电气自动化；应用

随着计算机和网络通信技术的飞速发展，工业生产对工艺和控制要求日益严格。传统的继电器控制系统适应性差、可靠性低，已无法满足新型市场对生产模式提出的需求，在此情况下可编程控制器应运而生。PLC是一种基于微处理器的工业控制装置，具有可靠性高、适应性强和功能丰富等优点，但由于各类PLC产品接口标准不统一和兼容性差的缺点，在工程实践应用中存在一些限制因素和约束条件。因此，本文针对PLC的技术特点，详细讨论了其在电气自动化中的具体应用案例，最后对其发展前景及趋势提出建议、构想和展望。

1 PLC技术的特点

PLC被广泛应用于工业自动化中，主要是PLC具有以下的优点：①可靠性高、抗干扰能力强，PLC内部采用大量软继电器，减少了可能由继电器硬件导致的故障，在设计工艺上采用了抗干扰措施，加强了系统的可靠性。②功能完善，通用灵活，PLC能完成逻辑运算、数据处理、通信联网等各种简单或复杂的控制功能，且产品已经系列化、模块化，用户可根据需求灵活选用。③编程简单，使用方便，PLC提供了多种编程语言以满足用户需求，可以通过软件编程实现不同的控制功能。④系统的设计、安装、调试工作量少，在投运之前，可先在软件上模拟调试程序。此外，PLC还具有故障率低、体积小、重量轻、功耗低等优点[1]。

2 PLC技术在电气自动化中的应用

随着工业生产自动化技术的变革，PLC技术逐步成为自动控制系统中的核心技术之一，在电气自动化领域中的应用广泛，下面将其在电气自动化中的具体应用案例进行分析。

2.1 PLC技术在开关量控制中的应用

在PLC诞生之前，工业控制设备以继电器和接触器为主体，开关量控制主要通过继电器来完成，但由继电器构成的控制系统对生产工艺的变化适应性差、可靠性低。PLC技术的出现与发展解决了这一难题，PLC在其内部微处理器中配置大量软继电器对开关量进行控制，采用“与或非”等逻辑指令实现触点和电路的串并联，以完成逻辑控制、定时控制与顺序控制。大大简化了系统接线，能够实现不同的控制要求，并且完善的自诊断和显示功能，提高了系统的安全性与可靠性。

2.2 PLC技术在顺序控制中的应用

顺序控制是指生产设备在输入信号的作用下，元件的状态按照生产工艺要求的顺序进行变化，各个执行机构自动有序地进行动作。以PLC在传送带中的应用为例进行分析，在原料远距离运输过程中，常常需要对原料进行分级传送。控制传送带运行的电动机设备采用顺序控制，要求按下启动按钮，逆向启动多级传送带，即从卸料口依次向加料口开始启动，按下停止按钮时要顺序停止。在发生故障后，要求后启动的传送带先停车。PLC通过数据采集、运算和计时来实现传送带顺序控制，并能够对系统进行实时监测和故障诊断，满足系统对可靠性和稳定性的要求[2]。

2.3 PLC技术在闭环控制中的应用

在自动化控制系统中，常需要对温度、压力、流量、液位等连续变化的模拟量实现闭环控制，而PLC可通过I/O模块、PID模块等实现该功能。例如，基于可编程控制器的电机调速系统主要由PLC、变频器、交流电动机、同轴编码器组成，其中PLC用来完成数据采集以及对变频器、电动机的控制；同轴编码器用于测速，其输出高频脉冲送入PLC的高速计数器模块，进而转化为精度较高的转速。整个控制过程为由PLC高速计数模块反馈回来的实际转速与给定转速相比较，得到的偏差经过PLC的PID模块运算得出控制量，控制量输出到变频器以调节电动机的转速，由PLC控制的电机调速系统实时性好、响应速度快、可靠性高。

2.4 PLC技术在远程控制与通信中的应用

随着信息技术的发展，PLC通信能力和网络化功能不断加强，向下可实现多个PLC、主机与远程I/O站点之间的通信，向上可实现与上位机和其他智能设备的连接通信，从而形成集中管理、分散控制的分布式控制系统。通信能力和网络化功能的增强一方面提高了控制系统的性能，实现了对远程设备的检测和控制。另一方面提高了生产管理的效率，保障了系统运行安全，实现了电气控制系统管理信息和工业生产相结合的综合自动化[3]。

3 PLC技术的发展趋势

在计算机控制技术不断发展以及工业自动化内涵进一步延伸的基础上，PLC产品的结构和功能也在逐步完善。在功能方面，PLC将进一步朝着网络化、综合化的方向发展，在电气自动化领域中的应用将不再局限于实现生产过程的自动化，还可以实现系统控制功能和信息管理功能的结合。在结构方面，PLC将向大、小两个方向发展，一方面发展模块化、体积小、功能强、速度快、价格低的小型PLC，完全代替小型的继电器系统。另一方面发展大容量、高速度、多功能、高性价比的PLC，可以满足工业中大规模复杂系统的自动化控制需求。此外，大多数PLC不属于开放式系统，各厂家产品之间的相互兼容受到约束，因此需进一步推进各PLC厂家的技术规范化和标准化进程，提高产品通用性和兼容性[4]。

4 结束语

综上所述，PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、设计编程简单、安装调试工作量少等优点，已经成为电气自动化领域核心技术之一，在工业生产与信息管理相结合的综合电气自动化控制系统中起着举足轻重的作用。与此同时，PLC产品目前仍存在着接口标准不统一和兼容性差的缺点，对工程实践造成了一定的限制和约束。未来，在不断發展软硬件的基础上，PLC将向着更加规范化、标准化、通用化的方向发展，进一步拓展其在电气自动化领域的应用。

参考文献

[1] 程龙，张金生.浅谈电气自动化中PLC的应用及发展前景探讨[J].工程技术全文版，2017，（1）：00192.

[2] 范建忠，刘爱琴，吴延伟.PLC在电气自动化中的应用现状与发展前景[J].科技资讯，2009，（32）：84.

[3] 刘伟光.PLC在电气自动化系统中的应用与发展[J].黑龙江科技信息，2011，（19）：49.

[4] 陈海梅.PLC在电气自动化中的应用现状及发展前景概述[J].科技与生活，2011，（3）：159.