PLC 技术在电气设备自动化控制中的应用

马吉祥

（烟台市雷腾电子科技有限公司， 山东 烟台 264000）

0 引言

近年来社会经济飞速发展， 电气技术也得以不断更新进步，对于电气相关企业而言，要实现自身的持续稳健发展，提升市场核心竞争力，应当开展好各类电气设备的管控工作，不断推进自动化控制技术的推广与应用。自动化控制的实现需要依靠现代科技的支撑， 可编程逻辑控制器（PLC）属于计算机科学的重要衍生技术，将PLC 可编程控制器运用到电气设备控制中来可以在很大程度上保证设备运行的安全稳定性， 促进企业经济效益不断提升，实现持续健康发展[1]。

1 PLC 可编程控制器概述

20 世纪70 年代初， 基于继电控制技术演变出的PLC 技术问世， 这一技术的产生让继电器控制的逻辑判断、计数以及计时作用得以进一步发挥。PLC 技术整合了自动控制、计算机技术以及通信技术等，可以和电气设备之间进行直接通信，自动生成作业报表，及时发现并示警可能存在的故障异常。 PLC 技术属于现代工业系统中非常重要的组成部分， 和计算机基本操作原理存在一定差异的是，PLC技术具备和工业系统统一的数据传输体系， 包含了与控制系统相匹配的控制软件， 表现出极强的信息传输性能[2]。 原理结构图如图1 所示。

图1 原理结构图

2 电气设备自动化控制中使用PLC 技术的作用

2.1 有助于提高准确性以及安全性

在借助传统机械设备来传输数据时， 往往会消耗大量的人力与物力，且在此过程中，数据传输的准确性也无法得到保证。 而通过使用PLC 技术，则有助于成功实现对数据信息的准确处理与传递， 进而降低人工作业的难度，提高数据的准确性。 且由于人工难度降低了，因而也就在一定程度上避免了人工失误的出现，大大提高了电气设备自动化系统的安全性、高效性。 同时，在工业发展过程中，通过将PLC 技术应用于电气设备自动化控制中，能够非常明显地提升电气设备自动化系统的抗干扰性能，即使作业环境非常复杂，电子设备自动化系统的运转也不会受到影响，最终让工业行业的生产效率不断提高[3]。 另外，随着国家科技水平日益提升，PLC 技术也愈加完善， 其功能得到了进一步优化，进而确保了电气设备自动化的良好发展。

2.2 促使操作向着简便和稳定的方向发展

经比较可知，传统的电气设备不仅运行复杂，且操作起来也十分繁琐，如此也就增加了人工作业的压力，让工作人员面对快节奏的生活需求往往很难适应[4]。 而应用PLC 技术，则很好地解决了这个问题。 且该技术主要是通过计算机来传达操作指令的，这样一来也就简化操作。 且PLC 技术属于独立生产技术的范畴，对于电气设备行业发展需求，其自身性能优势已可满足。 但在实际工业生产过程中，电磁干扰对电气设备使用的影响较大，加之操作人员缺乏较高的知识水平， 所以也就影响到了电气设备的应用效果。 所以，在具体发展过程中，应将提高此项技术的稳定性、高效性作为重点，以让电气设备自动化控制的应用效果得到充分保障。

2.3 有利于电气设备自动化控制实现多功能运用以及网络化使用

传统的控制处理方式，往往无法实现多种电气设备的快速运转，所以便需要对PLC 技术予以采用。 其具备多功能特性， 能够让各类型电气设备的运行更加安全且高效。从而让国民生活需求得到满足。 受此因素影响，便对注重优化、完善集散型控制系统，提高其技术水平，以有效减少生产过程中的问题，促进服务质量的提升。与此同时，将这一技术应用于电气设备自动化控制过程中，能够为系统的运行提供有效保障，高效进行工业生产。利用这一方式，形成一种对现场总线控制的系统，如此既可对生产作业流程实施严格控制，还能够控制仪表，确保智能化、网络化改变的实现，最终促进企业自动化生产效率、电气设备自动化生产水平的提升，对国家发展起到积极推动作用。

3 PLC 技术在电气设备自动化控制中的应用

3.1 PLC 技术在顺序控制中的应用

在电气设备自动化控制中， 最关键的一部分就是顺序控制，将PLC 技术应用于此节可对整个系统进行优化，最终实现更标准、 更有针对性以及系统化的生产工艺控制[5]。这一技术应用于顺序控制中，其基础是通信总线，可利用总线把主控层、远程控制站连接起来，再对整个电气设备系统的运行进行控制。 当控制要求增加， 现在应用PLC 技术进行顺序控制需把以下几方面做好： ①实现对控制站与设备传感器的有效连接； ②为对电气设备的实际情况有一个充分了解， 应借助显示屏上显示的信息做出准确判断， 控制室人员可将显示屏的信息结合起来发出控制指令，让远程监控与控制同时实现，最终顺利实施顺序控制；③把PLC 技术应用于顺序控制中，能够做到对顺序控制阶段的动态监控， 以使不同设备与生产工艺的需求都能够通过控制得到满足， 且可在PLC 中提前编写每个控制阶段的程序，借以开展自动化控制，确保各控制阶段智能化运行的顺利实现（见图2）。

图2 基于PLC 的顺序控制

3.2 PLC 技术在开关量控制中的应用

在传统的控制系统中一般会用到大量电磁元件， 其中包括电磁性继电器等， 而这样一来也就增加了接触点故障的发生概率，让系统的可靠性、稳定性大打折扣。同时传统控制系统本就具有复杂的接线。在自动化控制系统应用PLC 技术，只需把大量实物元件的软继电器数量减少，便有助于系统可靠性的提升，且系统本身的功能也会更加齐全，维修保养起来也不会太复杂。基于二次接线的简化，能够把对专门闪光电源的配备需求减少。而PLC 控制系统不仅能够将系统辅助开关数量减少，还可实现对多台断路器的信号的集中显示，做到集中控制。在火力发电系统中应用备用电源自动投入装置， 能够让系统的可靠性得到充分保障。 为了让这一类装置的控制能力得到进一步提升，需在电业局生产中合理运用以PLC 技术为基础的备用电源自动投入装置。 若需对系统的运行方式做出更改，可通过修改又或是调整编程即可，不同再进行其他的操作。 另外，系统自身的逻辑判断和数据处理能力也一定要强。 利用把系统的抗干扰能力提高，来帮助其对各种情况做出有效应对，并将适用范围扩大，让保障系统的运行更加高效且稳定。

3.3 PLC 技术在闭环控制系统中的应用

闭环控制系统其实是在补充PLC 控制系统， 具备泵类电机设备。这一种设备主要有三种启动方式，分别是机旁手动启动、自动启动以及现场控制箱手动启动。通过对PLC 技术予以应用，能够自动启动泵类电机设备，方便将泵的工作总时长联系起来对备用泵做出合理选择。 如果启动方式为机旁手动启动，那么可以实际情况为基础，并根据运行要求，现场展开调试，按照各台泵运行时间的不同对主备用泵的开关进行控制。在具体操作时，开关所在位置应该是调速器手动档位，从而方便进行操作。通过结合PLC 技术和一般控制系统， 有助于安全系数更高的回路形成。就算PLC 控制系统出错，常规系统的运行也不会受到影响，进而让泵类电机设备能够正常运行。把PLC 技术应用于闭环控制系统中，可把系统分为三个单元，分别是转速测量、电子调节以及电液执行。这三个单元的应用对控制系统的稳定性、可靠性均会产生直接影响，可实现对解调器调节规律的有效把控， 更好地应用导水机。 总之，在闭环控制系统中应用PLC 技术，可从宏观层面上确保调控的有效性， 让操作人员对电气设备控制系统的实际情况有一个充分掌握， 进而实现对其各项参数数据的全面把控， 同时方便他们对指令的接收以及传输信号的识别，最终让电气设备得到有效控制，实现稳定运行。

3.4 PLC 技术在运动控制中的应用

运动控制一般是对电气工程内相关部门的实际运行情况实施自动化监测， 可以在很大程度上保证系统的稳定运行， 也可以让整个系统严格根据预定流程执行相关命令。 运动控制在实际应用中通常是结合不同部件的具体状态， 依托于集成单片机对设备的耗材部件实施有效监测，及时对存在较大损耗的部件予以更换。另外本文以发电机组PLC 技术的应用为例，运动控制涉及的PLC 系统架构相对复杂，但能够显著促进作业效率提升，可以实时了解发电机组相关设备部件的实际运行情况， 比如说利用PLC 技术可以实现三相异步电动机的正反转， 基本控制连接图和梯形图如图3 所示。

图3 三相异步电机正反转控制接线图与梯形图

4 PLC 技术的应用实例—以胶带运输机的开关量控制为例

本文研究选择西门子S7-200 型可编程逻辑控制器，该型号的控制器表现出极高的自动化水平， 同时能够借助于合理组合的方式给用户带来更为丰富的服务， 有效满足用户的差异化需求。该型号控制器能够依靠网络、计算机、工业以太网搭建相对全面的控制系统，能够在诸多行业和领域予以运用。

通过图4 能够了解到， 针对S7-200 型控制器来说，将2 台三相异步电动机采取并联的模式和三线电源进行连接， 不同电机开启与关闭通过RJ1 与RJ2 两个开关予以控制， 三相接线主要通过QF1 与QF2 予以控制。 对PLC 控制系统软件进行设计的过程中， 相关设计人员应当确保赋予其更加人性化的功能， 可以在自动化控制的前提下融入手动操作模块， 从而确保系统表现出更强的灵活性。 如果自动控制系统发生故障， 工作人员还能够通过手动控制来进行设备启停，防止出现更为严重的后果。

图4 电机主电路接线图

4.1 主程序设计

主程序设计工作属于维持电机稳定运行的关键一环，其主要承担了调度以及平衡相关子程序的重任，科学的主程序设计可以确保电气设备保持安全稳定运转。 自动启停、 手动启停以及全线启停属于该系统的几种不同控制模式。除开作业人员手动予以启停，另外两种方式都应当依靠传感器进行信号传输， 同时在中央处理器辅助下实现对内部逻辑的控制。 手动启停模块不需要系统进行调度，作业人员直接借助外部继电器对电路予以操控。

（1）胶带启动。全线启动：作业人员按下操作按钮，胶带运输机第一时间发出报警信息，大约维持5s 左右指示灯变绿。自动启动：作业人员开启胶带运输机自启动功能，随后按下1 号电机按钮，在这一状态下会发出3s 左右的报警信息，随后指示灯变绿，代表1 号电机已经处于正常运转状态，对于2 号电机来说也应当采取一样的操作流程进行启动，若指示灯变绿代表2 号电机也处于正常运转状态。 手动启动：作业人员按下1 号电机按钮后观察到指示灯变绿，再随即按下2 号电机按钮，绿灯亮起后代表电动机都已经进入正常运行状态。

（2）胶带停止。 全线停止：作业人员按下停止按钮之后，1 号胶带机故障指示灯随即点亮，胶带机第一时间停止，等待3s 左右2 号胶带机故障指示灯点亮，随后停止工作。 自动停止：借助于PLC 控制系统，能够在两台机器中设置停止按钮， 作业人员按下之后能够及时停止运行并点亮故障指示灯。手动停止：作业人员按下按钮后自动指示灯熄灭，随即胶带机停止。

4.2 故障程序设计

为促进胶带运输机作业效率不断提升， 借助于PLC控制系统能够把若干传感器设置于其可能出现故障的区域，如果发生运行故障，传感器能够第一时间把故障信息传输到PLC 控制系统， 通过中央处理器对故障信号实施分析，给出科学的电控控制指令，从而让处于故障区域的指示灯第一时间点亮，帮助作业人员及时发现。若设备故障信息大于限值，PLC 控制系统能够自动让胶带机及时停机，有效降低可能造成的损失。 当故障完成排除之后，通过按下复位键则能够让胶带机顺利运行。

5 结束语

总而言之，PLC 技术在电气自动化控制中的推广运用，可以让过去较为复杂的继电器逻辑进行优化，促进系统运行稳定性不断提升，在此基础上还可以对设备自身结构进行完善，帮助相关企业减少生产维护成本。 同时PLC技术的普及应用能够帮助作业人员在短时间内了解并熟悉操作方式与维修技巧，所以表现出十分显著的优势与价值。PLC 技术在国内工业制造发展过程中带来了很大的帮助，发挥出了有效的促进作用，在未来PLC 技术必然会得以不断更新和改进，可以更加广泛地应用到各种复杂环境中来。