电气自动化控制中PLC技术的应用

李华

（湛江中心人民医院 广东湛江 524000）

PLC 技术为电气工程的常用技术，其应用优势突出，因而需考虑到PLC技术应用的重要性、PLC技术特点，选择适合的方法，进行电气自动化控制设备可靠性测试，然后将该项技术运用到电气自动化控制中，发挥其最大的应用价值。

1 PLC技术、电气自动化基本情况分析

1.1 PLC技术情况分析

PLC 技术也可以叫作编辑控制器，可经程序编写完成对设备自动化操作。PLC技术，反应速度非常快，在内部辅助继电器、促使忽略节点——实践转变，不用返回系统就能够达到快速处理信息的效果。除此之外，安全系数较高，PLC 技术在抗干扰的同时，还能在复杂情况下稳定进行，采用安全技术处理，为生产提供良好的支持［1］。当前，在PLC技术的不断发展下，装置设备的安全性能提升，功能不断改进，且PLC技术操作简便、界面比较简单、功能较多，该项技术的应用和自动化控制联系起来，可以使得自动化控制水平得到有效控制，工作人员也能很好地掌握，这对维护企业的经济效益奠定了坚实基础。

1.2 电气自动化情况分析

现代发展下，电气自动化水平提高，电气自动化涉及自动控制、信息处理及电子操作等。当前，电子自动化向智能、自动、微型等方向转变，能有效发挥出电气自动化在不同领域中的应用价值。自动化控制水平不断优化，不但可提高产品的质量，而且可以确保产品质量检测结果的可信度，满足信息传输的相关标准，降低人工工作量、资金投入。

2 电气自动化控制中PLC 技术的应用价值及PLC技术特点

2.1 PLC技术的应用价值

2.1.1 有助于促进自动化控制智能发展

PLC 技术的应用可以加强自动化控制效率，发展前景较好，该项技术与自动化控制系统融合，可以使得自动化控制系统朝着智能化的方向发展。同时，PLC技术的应用可以简化自动化控制系统操作，提高灵敏性，保证操作的简便性，对自动化设备生产管理的整个过程加以管控，设备运行生产更加安全。

2.1.2 有助于加大自动化设备储存量

电气自动化控制中数据参数调整，有效保证了工作准确性、系统运行效率，自动化控制系统调整，便于在PLC 控制系统上发挥出存储模块的作用，加大设备存储量［2］。如此一来，信息数据得到很好的存储，自动化控制设备运行期间发生故障情况前提下，检修人员、技术人员可以在第一时间实行信息分析，明确故障点，并做好故障排除方面工作。

2.2 PLC技术的主要特点

2.2.1 功能较强，适应面广

PLC技术在逻辑运算、计时、技术及顺序控制等方面功能较强，而且可以实现数字输入和输出、模拟量输入及输出，以及功率驱动、通信、记录等效果，对1台生产机械设备、1 条生产线、整个生产的过程，均能够加以严格控制。

2.2.2 通用性强

PLC 不同硬件装置能满足控制系统的要求，用户不需自行设计、制作硬件装置，只需确定硬件，对生产工艺流程改变、生产设备更新，改变程序，即可满足具体需要，在单机控制中、工厂自动化中应用均能获得较好的效果。

2.2.3 可靠性高

自动化系统中使用PLC技术，处于强电电路、强电设备形成不良电磁环境中，PLC 会为工业生产环境设计控制装置，设计并制造的整个过程均可以使用抗干扰对策、元件，所以，即便在不良工业环境下，同样能运行稳定。

2.2.4 体积小重量低

PLC 可将微电子技术运用到工业设备的产品，具有体积小、重量低的特点，功能消耗不会很大，而且PLC抗干扰方面能力较强，能够在设备内部装入，满足机电一体化相关要求，对设备加以有效控制。

2.2.5 编程简单

PLC 技术使用继电控制梯形图编程，能保证传统控制路线的清晰性。考虑到工厂企业电气技术人员读图、编程水平相关情况，需要注意的是，梯形图语言编程元件可满足符号、表达方式、继电器控制电路原理等要求，经阅读PLC用户手册，电气技术人员即可以很好地掌握梯形图编制控制程序，发挥出功能图、语句编程语言的功能［3］。

3 电气自动化控制设备可靠性测试方法研究

3.1 实验室测试方法

实验室测试，即对实验室电气自动化控制设备运行环境模拟（见图1），然后对产品是否可靠作以测试。通过研究发现，这种测试方法会对实验环节条件加以控制，保证实验结果的准确性。其不足之处：无法模拟真实电气自动化控制环境，因此使得应用存在一定的局限。

图1 电气自动化实验室

3.2 保证性测试

电气自动化控制设备经工厂发出后会接受保证性测试，电气自动化控制系统组成复杂、元件数量较多，随着元件数量不断增长，故障发生率随之增长，工件出厂时，应对所有零部件实行测试。保证性测试的不足之处：花费时间长，测试复杂，同时，所有部件出厂产品均需进行该方面的测试，部件保证性测试周期较长，故此不建议在大型产品中运用。

3.3 现场测试方法方法

该种测试为测试电气自动化控制设备的常用手段，可通过现场试验获得试验数据，然后进行对数据的统计、处理。现场测试方法的应用不但能减少试验设备数量、试验投入资金，并且能够提供良好的工作环境，对产品的可靠性进行准确测试。

4 PLC技术发展、研究现状

PLC技术在工业控制自动化领域中运用效果较好，不同的自动化控制设备控制方案的形成，为促进DCS、工业PC提供了良好的支持。然而，该项技术的应用过程中容易受到其他技术影响，会为工业PC带来的冲击。全世界PLC 生产厂家数量较多，而且生产的产品数量和类型较多。我国PLC 市场主要以国外产品为主，通过数年的研究、发展，我国PLC生产厂家有30家左右，但是未达到制造产业化的效果。联系我国PLC应用情况来看，在行业中运用良好，2005年，PLC 国内市场销量约为30万套，每年以10%的速度不断增长。

微型化、网络化、PC化、开放化等作为PLC未来发展的基本方向。早期的PLC 自动化体积较大、价格较高，但随着微型PLC产品的价格越来越合理，在软PLC控制组态软件的优化和发展下，PLC组态软件安装、控制市场份额增加。过程控制中，技术扩展为主要趋势，近年来，PLC 供应商提供了jemet 接口，PLC 可朝着开放式控制系统的方向发展，特别是工业PC控制系统发展前景较好［4］。

5 软PLC 技术体系结构及PLC 关键技术解决方法、产品相关情况

以往的PLC 控制技术主要经现场总线连接PLC，上位机对不同PLC 状态加以监督、控制、分析等，在此之后，将信息反馈于管理层，如此一来，不但耗时过长，而且通信便捷性会受到不良影响。软PLC技术经网络能达到工厂设备、管理层通信的目的，不仅操作简便、可靠，并且利于促使企业管理、控制信息集成。Web服务器、FTP 服务器能进行PLC 程序更新、维护、工作状态分析等，TCP/IP 通信协议组件管理SoftPLC、Internet连接，C/C++程序组件、Java 程序组件处理接收PLC 指令，然后实行具体解析，经I/O接口、设备接口，对I/O设备、接口卡、其他设备进行严格控制。

Windows NT 在软实时控制中应用效果尚可，但在硬实时控制中使用效果不理想，为促使软PLC 技术在工业控制中发挥出最大的作用，可通过以下几种方案处理。（1）PLC 系统运行扩展Windows NT 系统，在此之上，开发实时内核、硬实时操作系统。（2）促使Windows NT 操作系统和实时内核融合，即为将Windows NT 操作系统转变为实时内核服务，使得控制、实时功能均较Windows NT操作系统应用程序等级优先。（3）PLC系统运行到嵌入式操作系统中。需要注意的是，工业控制领域中，运行SoftPLC 实时操作系统，主要依赖Windows NT操作系统、独立NT操作系统两类。

6 电气自动化控制中PLC技术的运用举措

6.1 PLC技术在顺序控制中的应用要点

PLC 控制系统为顺序控制器、电气领域中的工序控制模式常用的类型，在较多电气工程中得到了很好的运用。电气工程控制系统中采用PLC 技术处理，使用分层控制系统，经主站控制模块、传感器及配套制动控制模块等，实现各模块协调运行的效果、电气工程自动化控制最佳效果。近年来，越来越多火电发电厂中使用了这一技术处理，能对生产整个过程加以顺序控制，及时清理发电期间产生的飞灰、炉渣。在这个过程中，需加强对主站层、远程、现场传感器方面控制联动的重视，主要的目的为实行远程一体化控制，降低电气工程运行阶段相关控制需要，促使电气工程自动化控制工作质量、安全得到保证。

6.2 PLC技术在闭环控制中的应用要点

电气工程中的泵类电气设备运用PLC技术对电机启动，可达到闭环控制的效果，使用PLC 技术，加强对电机模板智能化方向控制，便于对电机设备开启加以合理调节，获得电气主设备泵智能化开启、关闭的理想效果。这时，在加强电气工程整体生产工作效率的同时，还能促进电气工程自动化控制，因而建议在电气自动化控制闭环控制中运用PLC 技术，从而切实提升电气工程的生产效率及安全性。

6.3 PLC技术在数控系统中的应用要点

随着计算机技术的快速发展，系统、相关设备能获得技术方面的支持，在电气自动化控制中得到很好的应用。数控系统类型较多，同时涉及专业领域非常多，点位型应用层中常会应用到PLC 技术，点位型数控系统无法移动，站在生产运行角度看，这个过程应获得单板机、全功能数控装置的支持。采取PLC技术处理，可以发挥出上述装置的作用，保证其整体工作质量，并为提高生产效率打下良好基础。

6.4 PLC技术在开关量控制中的应用要点

以往，电气工程自动化控制中会采用机械继电器控制开关量。然而，需要注意的是，机械继电器缺乏继电保护反馈时长，运行速度不会很快，此时无疑会对电气工程自动化控制埋下一定的安全隐患，无法提高电气工程整体生产质量。针对于此，可将PLC 技术当作虚拟继电器在电气工程开关量控制中加以运用，目的是加强开关量控制反应，将数据存储、智能化控制整合起来，在这个过程中，若是发现异常，便于及时处理，符合自动化系统对开关量控制方面的要求。

6.5 PLC技术在公路交通系统中的应用要点

PLC 技术抗干扰性能较强，能确保系统运行的稳定及可靠，在公路交通系统中应用广泛，特别为复杂交通要道使用这一技术处理，能够达到控制交通信号灯、无人管理的效果。其应用优势在于：节省人力、物力资源，在公路收费口应用智能化控制，效果理想。近年来，我国交通道路发展前景较好，收费站工作量较大，实行传统控制要求时实行维护，这时必然会加大工作量、公路工作压力。因而，建议把PLC技术用于公路交通系统中，旨在转变工作模式，降低工作量，促使交通系统满足方便、灵活的要求［5］。

6.6 PLC技术在开关系统控制中的应用要点

电气工程自动化控制期间，设备使用开关系统容易受到外界因素影响，趋于该种状态下，则会引发短路问题。通过使用PLC技术，利于规避上述问题的出现。开关控制中应用PLC技术，在实行电气操作、编辑信息的同时，能够有效改善控制条件，使得系统的安全系数得到提高。PLC 技术处理速度较快，主要体现在能够缩短控制继电器响时间，而且对促使资源得到合理的利用有积极的作用。选用PLC技术处理防止发生短路现象的同时，在系统运行时设备可正常应用。电气工程自动化控制时，PLC技术的应用同样有一定的不足，这就要求联系技术特点，进行各方面的分析、研究，进而使得PLC 技术的应用作用发挥到最大，从根本上确保开关系统的整体控制效果。采用PLC技术对数控机床加以控制，会将原加工方法集成为系统，在保证整体加工质量的基础上，很好地弥补以往机床的不足，简化机床控制操作。此外，通过使用该项技术机器，能对液压机械功能加以控制。

6.7 PLC 技术在空气压缩环节微机监控系统中的应用要点

电气传动系统中，空气压缩环节为重点部分。之前，空气压缩会使用单片机完成，这个过程时间较短，获取数据信息的准确度欠佳。如果受到外界因素影响，监控问题则会暴露出来。PLC 技术属于电气压缩监控系统的基础部分，能够有效处理上述问题。例如，采矿时，电气设备需实行操作监控，使用PLC 技术处理，在空气压缩时，对选型、技术情况加以全面监控，以此在第一时间找到存在的问题，进行温度、压力变化数据收集相关工作，提高空气压缩操作的有效性［6］。

6.8 PLC技术在多个领域中应用的要点及效果

（1）PLC技术在顺序控制中应用，可降低电气自动化系统运行的时间；（2）PLC 技术在交通系统中应用，能实现无人管控、信号灯自动运行的效果；（3）PLC 技术在机械电气控制系统中应用，能够提高控制准确性，减少故障问题发生率；（4）PLC技术在空气压缩环节微机监控系统中应用，利于保证收集故障数据的真实性、完整性；（5）PLC 技术在中央空调中应用，空调制冷故障问题发生率会得到有效控制；（6）PLC技术在电池生产中应用，生产流程控制精细管理效果较佳［7］；（7）PLC 技术在运动控制中应用，在圆周运动/直线运动控制中应用，站在控制机构配置的角度来看，采用的为专业运动控制模块，驱动步进电机/伺服电机单轴或是多轴位置控制模块，PLC厂家产品均具备运动控制功能，在不同类型机械、机床、机器人和电梯等中运用的效果均较好；（8）PLC 技术在数据处理和通信、联网控制中应用，现代PLC在数学运算、数据传送、数据转换，以及排序、查表和微操作方面功能均具备，所以能够很好地采集、分析并处理数据信息。除此之外，数据与存储于存储器中的参考值相比，控制操作时可以发挥出通信功能，将通信数据传输至智能装置中。数据处理在大型控制系统如柔性制造系统、过程控制系统、食品工业系统、冶金系统等中应用，均可获得不错的效果。PLC通信涉及PLC间通信、PLC和其他智能设备间通信，计算机控制发展过程中工厂自动化网络发展的速度非常快，不同PLC厂商能关注到PLC通信功能，生产出网络系统，且PLC均存在通信接口，从而可以为正常通信奠定坚实的基础［8-9］。

7 结语

PLC 技术作为新兴技术，在电气自动化控制中能够发挥重要的作用，如顺序控制、空气压缩环节微机监控系统、公路交通系统等，因而建议在电气自动化控制中广泛应用、推广。