探究電氣工程及自動(dòng)化中PLC技術(shù)的運(yùn)用

聶 宇

（西南石油大學(xué)，四川 成都 610500）

探究電氣工程及自動(dòng)化中PLC技術(shù)的運(yùn)用

聶 宇

（西南石油大學(xué)，四川 成都 610500）

可編程控制器即PLC，主要以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，常用于工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制，因其體積小、應(yīng)用性高、工作效率高等顯著特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域如工業(yè)生產(chǎn)、電氣自動(dòng)化及食品生產(chǎn)與檢測(cè)等都有它的身影。本文分析了PLC技術(shù)相關(guān)原理及特點(diǎn)，并指出其在電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用。

PLC技術(shù)；電氣工程及自動(dòng)化；運(yùn)用

0.引言

隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代社會(huì)的勞動(dòng)力成本也隨之不斷上漲，精簡(jiǎn)人力資源結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大機(jī)械智能化程度已成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。就目前而言，現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域多數(shù)采用PLC技術(shù)，由于其體積小、便于安裝、通用型程度高，應(yīng)用程度非常之高。通過PLC技術(shù)，使用者可以自行編寫程序，定制屬于自己的個(gè)性化控制方式，極大地促進(jìn)了電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)靈活性、適用性的特點(diǎn)。同時(shí)PLC的功能廣泛且強(qiáng)大，加上具有非常突出的性價(jià)比、非常高的可靠性及低功耗等特點(diǎn)，在自動(dòng)化控制中占據(jù)著核心地位，為我國(guó)創(chuàng)建電氣自動(dòng)化控制的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)提供了技術(shù)支撐，推進(jìn)電氣工程及其自動(dòng)化不斷發(fā)展。

1. PLC概述及其原理介紹

1.1PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)源于20世紀(jì)70年代，在汽車工業(yè)中初顯崢嶸。隨著PLC的運(yùn)算算法提升、處理速度加快及各種控制功能增加，再加上商業(yè)化的不斷推廣，電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)備中可以隨處看到它的身影。在電氣及自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)過程中，PLC技術(shù)的應(yīng)用的控制形式主要基于DCS集散控制系統(tǒng)以及FCS總線控制系統(tǒng)。針對(duì)未來(lái)PLC技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，將不僅僅局限于基礎(chǔ)系統(tǒng)，而會(huì)是多方面分布與開放的控制系統(tǒng)。

1.2PLC系統(tǒng)工作原理

PLC系統(tǒng)的工作運(yùn)行主要分為兩個(gè)階段，輸入采樣階段和用戶執(zhí)行階段。首先，PLC系統(tǒng)第一個(gè)階段是輸入采樣階段，掃描可編程邏輯控制器后，能夠?qū)?shù)據(jù)及錄入狀態(tài)進(jìn)行讀取，然后做出相應(yīng)的記錄，把所記錄的信息再存入相應(yīng)的單元中，輸入采樣完成以后，還應(yīng)該掌握好用戶程序執(zhí)行狀況，此時(shí)會(huì)經(jīng)歷兩個(gè)過程，輸入狀態(tài)的改變和相關(guān)數(shù)據(jù)的改變，而原有單元內(nèi)輸入好的數(shù)據(jù)并不會(huì)出現(xiàn)變化，保證脈沖信號(hào)的輸入寬度能夠在一個(gè)掃描周期內(nèi)，最重要保證無(wú)論哪種狀態(tài)下，都能夠讀取輸入的脈沖信號(hào)。PLC技術(shù)研究人員在研究過程中必須要保證PLC系統(tǒng)的整體運(yùn)行穩(wěn)定，只有這樣，才能保證PLC系統(tǒng)的控制能力最大限度發(fā)揮。

2. PLC技術(shù)特點(diǎn)

2.1編程、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，通用性高

使用者需要對(duì)PLC進(jìn)行編程，并不需要專門學(xué)習(xí)某一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，因?yàn)楝F(xiàn)在大部分PLC都可以進(jìn)行程序語(yǔ)言互譯，使用者只需用自己經(jīng)常使用的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程后，再用器件自帶的翻譯助手進(jìn)行語(yǔ)言翻譯，即可完成PLC的編程過程，大大降低了PLC編程的門檻。同時(shí)由于PLC安裝調(diào)試方便，具有的外部接線也較少，使得實(shí)際操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，保證了系統(tǒng)運(yùn)行周期的縮短，大大提升了工作效率。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步推廣PLC的應(yīng)用價(jià)值和適用范圍，PLC在全世界都采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，即使生產(chǎn)PLC的廠家不一樣，也能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的互換互通，帶給PLC調(diào)試極大的便利，也使得PLC的通信開放程度大大提升。

2.2安裝體積小，功耗低

PLC裝置作為集成電子線路技術(shù)的重要載體，它的安裝尺寸一般都在10cm以下，同時(shí)質(zhì)量也在150g以下，大大方便了機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)。而且PLC在實(shí)際使用過程中的功率消耗僅僅只有個(gè)位數(shù)，極大地減少了能源的消耗，保證了資源的有效利用。

2.3較強(qiáng)的抗干擾能力

PLC技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，都采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的AS一工總線、Profibus總線以及DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線，這些現(xiàn)場(chǎng)總線能夠保證與PLC界面有著較高的契合度，確保通信功能不受干擾。

同時(shí)，PLC裝置的制造工藝與電路排版都為了實(shí)現(xiàn)抗干擾而特別設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)在正常運(yùn)行時(shí)對(duì)電磁及電路干擾實(shí)現(xiàn)防御，可靠性大大提升，也為保障PLC系統(tǒng)之間的通信不受干擾做出巨大貢獻(xiàn)。目前，多重抗干擾技術(shù)在PLC裝置中的運(yùn)用也能夠看見，促使PLC的工作能力進(jìn)一步提升，哪怕是在極其惡劣的環(huán)境下，也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

3. PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用

3.1PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的優(yōu)勢(shì)

PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)隨著近年來(lái)不斷地發(fā)展，加上電氣自動(dòng)化水平上升，漸漸展露鋒芒，而且PLC在制作與設(shè)計(jì)中運(yùn)用了許多時(shí)下新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)。由于PLC主要在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制領(lǐng)域中大量使用，在獲得廣泛使用的情況后，直接使得電氣設(shè)備產(chǎn)品的存儲(chǔ)量直線飆升，而且由于計(jì)算機(jī)硬件水平的提高，處理速度更快，使得PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。相信在以后的電氣工程及其自動(dòng)化中，控制設(shè)備的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)將更加明朗，而且與實(shí)際生活的貼合度將不斷提升，進(jìn)一步完善人機(jī)之間的操作與被操作關(guān)系。只有不斷推進(jìn)PLC技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，才能滿足日新月異的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的發(fā)展要求。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)張，電氣設(shè)備自動(dòng)化控制不再只是PLC應(yīng)用的唯一點(diǎn)，其他方面也都可以采用PLC技術(shù)，例如計(jì)算機(jī)散熱控制系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行散熱控制。因?yàn)镻LC處理速度快、網(wǎng)絡(luò)分布寬泛、智能化密度高以及集成密度大等巨大優(yōu)勢(shì)，保證了電氣設(shè)備自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)條件。

3.2PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.2.1PLC技術(shù)應(yīng)用于順序控制

許多企業(yè)采用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)順序控制，例如順序控制使用于火力發(fā)電廠的除灰工作。發(fā)電廠發(fā)電過程中，電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)備的質(zhì)量直接影響著生產(chǎn)發(fā)電效率。而生產(chǎn)發(fā)電效率是考核發(fā)電廠企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠發(fā)電生產(chǎn)效率的提升，必須提高PLC使用技術(shù)，PLC技術(shù)在這一點(diǎn)上的優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來(lái)。一旦采用PLC技術(shù)。企業(yè)在經(jīng)營(yíng)成本上將無(wú)需付出太多，降低人工使用成本，而且操作人員可以直接在監(jiān)控室實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控，大大提升了操作人員的工作效率，進(jìn)一步提高企業(yè)的運(yùn)行效率。

3.2.2PLC技術(shù)應(yīng)用于開關(guān)量控制

PLC技術(shù)的實(shí)質(zhì)其實(shí)就是將其變?yōu)樘摂M繼電器，取代傳統(tǒng)的機(jī)械實(shí)體繼電器，來(lái)運(yùn)用到電氣自動(dòng)化的控制當(dāng)中。由于虛擬繼電器本身具有反應(yīng)時(shí)間十分短暫的特點(diǎn)，其反應(yīng)時(shí)間可以直接忽略，所以開關(guān)量控制采用PLC技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的斷路器采用機(jī)械繼電器進(jìn)行控制，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)斷路控制的快速進(jìn)行，運(yùn)用了PLC技術(shù)以后，可以改進(jìn)反應(yīng)時(shí)間緩慢的缺點(diǎn)，提高反應(yīng)效率。

3.2.3PLC技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)控制

在電氣工程及其自動(dòng)化控制中，數(shù)據(jù)控制是一種非常根本的控制方式，經(jīng)?？梢砸姷降氖墙y(tǒng)計(jì)控制和數(shù)學(xué)控制，采用PLC技術(shù)以后，可以滿足數(shù)據(jù)控制的高處理速度要求。利用PLC編程以后，可以處理電氣自動(dòng)化中的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行分析，能夠讓PLC按照電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的要求對(duì)數(shù)據(jù)采取控制，實(shí)現(xiàn)一系列的電氣自動(dòng)化口令。

3.2.4PLC技術(shù)應(yīng)用于分散控制

PLC技術(shù)應(yīng)用于分散控制主要是指在分散系統(tǒng)中單獨(dú)設(shè)置PLC裝置，這種控制方式在電氣工程及其自動(dòng)化的流水線上非常常見。比如在生產(chǎn)流水線上，PLC裝置在每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都設(shè)置，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行控制，并且每個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)控制只在該環(huán)節(jié)中起作用，而不對(duì)其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響，這就是分散控制的應(yīng)用體現(xiàn)，使得PLC即使獨(dú)立性發(fā)揮出來(lái)，采用這樣的控制方式能夠大大保障企業(yè)效益。

3.2.5PLC技術(shù)應(yīng)用于集中控制

PLC技術(shù)應(yīng)用于集中控制與分散控制，采用集中式的控制方式，將所有的電氣工程及其自動(dòng)化控制設(shè)備都囊括到一個(gè)統(tǒng)一的控制系統(tǒng)中。然后利用電氣控制的相互關(guān)系，使集中控制得以實(shí)現(xiàn)。在集中能夠控制系統(tǒng)中，還可以利用PLC技術(shù)加載監(jiān)控系統(tǒng)，在相同環(huán)境下運(yùn)用監(jiān)控系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)控制因素。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)今，絕大數(shù)的國(guó)家都已經(jīng)深入運(yùn)用了PLC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)備的高質(zhì)量監(jiān)控。所以，PLC技術(shù)的應(yīng)用不僅給工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)變革性發(fā)展，同時(shí)還提高了企業(yè)生產(chǎn)的整體效益，進(jìn)一步加強(qiáng)PLC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電氣及其自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，進(jìn)一步推進(jìn)整個(gè)社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展。

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