PLC技术在电气工程自动化控制中的应用与发展

沐雨楠

摘要：PLC的全称为可编程逻辑控制器，是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计。电气控制技术是以实现生产过程自动化的控制技术，它以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象。本文通过对PLC和电气自动化控制的介绍，叙述了PLC在电气工程自动化中的应用，其主要有两种应用形式，一是使用在顺序控制方面，二是使用在开关量控制方面。通过 PLC与单片机控制技术的比较，以及PLC与继电器控制技术的比较，说明PLC 技术的优越性，PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统，是已经调试成熟稳定的单片机应用系统的产品，有较强的通用性。PLC可以方便的修改程序，改变控制方法和控制对象，应用更为方便快捷。

关键词：PLC技术;电气工程自动化;比较;发展

1.PLC和电气自动化控制概述

PLC的全称为可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC），它采用一类可编程的存储器，PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC的种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用可编程序控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。

电气控制技术是以实现生产过程自动化的控制技术，它以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象，主干部分是电气控制系统，电气控制技术是实现工业生产自动化的重要技术手段，电气化控制系统可以大大节省企业的成本，提高设备、生产线等的可靠性，目前在工业领域得到广泛应用。

2.PLC在电气工程自动化应用

当今世界科技不断的进步，各类电子设备层出不穷，电子信息技术在各行各业当中的运用也越来越频繁，其中，在电气工程自动化控制领域，PLC技术更是得到了广泛的运用。PLC技术在20世纪60年代已经被人们慢慢所发展和使用，由于早期的技术限制，当时只有计算和简单的控制功能，随着科技的不断进步，PLC目前是最发达的电气控制技术。

PLC在电气自动化控制系统中所体现出来的特点主要有以下几个方面。首先是PLC具备非常好的性价比;其次，PLC控制器在操作上更加简单;再者，PLC从硬件上来看，与其他控制器之间的对比也明显，所采用标准更加规范，对于用户来说也更加方便，能够根据系统需要，对编程程序进行改善和优化，实现对内部系统的诊断。

PLC控制技术能够直观地表示系统的控制流程，其在电气工程自动化控制中主要有两种应用形式，一是使用在顺序控制方面，二是使用在开关量控制方面。

PLC技术被大量运用在工程的顺序控制领域，是整个系统控制的基础环节。PLC技术最大的特点就是实现了无人操控，对于数据的输入输出能够进行精确的估计并进行多样化控制，有效的提高了系统的紧密系数。PLC技术有自己内部的储存器，作为逻辑控制的载体，并对虚拟继电器产生影响，因此在运行过程中PLC技术显示出稳定和可靠的特点，将PLC技术嵌入到自动切换系统中，既能够明显的缩短系统的反应时间，又能优化系统的整体效益。

3.PLC与单片机控制技术、继电器控制技术比较

3.1PLC与单片机相比

PLC与单片机的结构不同，PLC是建立在单知片机之上的产品，单片机是一种集成电路。PLC与单片机的用途不同，单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片道机应用系统的一个特例。PLC与单片机的工作原理不同，不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。PLC与单片机的差别体现在如下方面：

（1）PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统，是已经调试成熟稳定的单片机应用系统的产品，有较强的通用性。

（2）而单片机可以构成各种各样的应用系统。单就“单片机”而言，它只是一种集成电路，还必须与其它元器件及软件构成系统才能应用。

（3）从工程的使用来看，对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC快捷方便，成功率高，可靠性好，但成本较高。

（4）对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定。

3.2PLC与继电器控制比较

PLC、继电器是大家常接触的控制元件，两者作为控制产品，其作用有相同之处，但其控制逻辑却大不相同。PLC控制的优点是功能比继电器控制的多，像模拟量的控制，微积分的控制等等，还有就是可以方便的修改程序，改变控制方法和控制对象。继电器控制只能实现一些简单的逻辑控制。

具体表现在：

（1）控制逻辑方面。继电器采用硬接线逻辑，连线多而复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为“软接线”，其连线少，体积小，功耗小。

（2）工作方式不同。接通电流时，继电控制线路各继电器都受约;而PLC从宏观看，各个继电器受约时间短暂。

（3）控制速度有差别。继电器依靠触点动作实现控制，会出现抖动问题，工作频率低;而PLC由程序控制，速度快并且不会出现抖动。

（4）限时控制情况。时间继电器进行限时控制，其精度不高容易受外界环境影响，调整时间极为困难;而PLC用半导体集成电路作为定时器，精度很高也不易受外界影响。

3.3PLC技术的優越性

PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统，是已经调试成熟稳定的单片机应用系统的产品，有较强的通用性。PLC可以方便的修改程序，改变控制方法和控制对象，应用更为方便快捷。PLC技术也存在局限性，在功能上必须要不断提高，其应用要不断的拓展和深入。

4.PLC技术未来发展方向

PLC发展至今已有近40年的历史，随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天覆地的变化，PLC也再不断的朝着新的技术发展。在未来PLC要想适应工业发展要具备如下的特点，首先PLC控制系统的功能应更加丰富。信号采集功能、输出控制功能、逻辑处理功能、数据运算功能、定时计数功能、中断处理功能、存储功能、网络通信功能等。为未来工业自动化、远程化、信息化和智能化创造条件;其次完善PLC可靠性。随着工业自动化发展，工业生产对电气控制设备的可靠性要求也越来越高，PLC应当具有很强的抗干扰能力，能够在非常恶劣的环境下长期连续可靠的工作;再次，今后的PLC在使用起来将更为方便。在硬件方面，PLC的硬件应是高度集成化，使得各系统成为系统化和规格化的各种模块。软件方面，用程序代替硬件接线，编辑程序要比硬件接线要方便的多。

PLC主要归为以下三个方向发展：

（1）功能向增强化和专业化地方发展，针对不同行业特点，开发出专业化PLC产品，提高产品易用性和专业化水平。

（2）规模向小型化和大型化发展。小型化指体积小，功能越来越大;大型化指在工业过程控制领域较大的市场，运用功能单一逻辑运算拓展到几乎满足所有用户要求。

（3）系统标准化和开放化方向发展，开方性向PC靠拢，在Windows平台上开发符合全新一代开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口，可以很方便的讲PLC接入其他系统。