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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及工業(yè)化發(fā)展的深入，plc技術(shù)可以改變傳統(tǒng)自動化控制模式，克服傳統(tǒng)電氣自動化控制系統(tǒng)中存在的問題，從而提高工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的電氣運行效率和質(zhì)量?，F(xiàn)階段，傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式無法適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的需求，發(fā)展自動化技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)的重要內(nèi)容，近年來現(xiàn)代化數(shù)字模擬控制系統(tǒng)被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，極大地提高了生產(chǎn)效率，推動工業(yè)的發(fā)展。本文概述了PLC技術(shù)基礎(chǔ)，并結(jié)合該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，分析該技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的具體應(yīng)用，討論利用該技術(shù)應(yīng)該如何實現(xiàn)電氣設(shè)備自動化控制設(shè)計優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：PLC；自動化控制系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計

1PLC概述

1.1PLC的含義。PLC是一種可編程邏輯控制器，也是集自動化技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的系統(tǒng)，主要被應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的控制設(shè)計中。PLC控制系統(tǒng)有專門的硬軟件設(shè)備，另外各個設(shè)備之間互相獨立，主要構(gòu)件有CPU、存儲器、輸入輸出模塊、編程器等。該系統(tǒng)的核心是利用存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和處理工作。1.2PLC的結(jié)構(gòu)。PLC的結(jié)構(gòu)可以分成整體式與組合式2種，整體式又叫箱式結(jié)構(gòu)，組合式結(jié)構(gòu)則更具有靈活度，比如可以結(jié)合實際工業(yè)生產(chǎn)的需要進(jìn)行不同規(guī)模、功能的組合，整體式結(jié)構(gòu)簡單、體積小且成本較低，輸出和輸入電路電源比較穩(wěn)定。而組合式結(jié)構(gòu)總線板上總線槽較多，且能在線槽上設(shè)置PLC模塊來實現(xiàn)相關(guān)功能。組合式的PLC在安裝好以后可進(jìn)行模塊識別，通過組態(tài)形成不同的控制規(guī)模與功能，并使整個系統(tǒng)的靈活性更高。根據(jù)實際生產(chǎn)流程可采用就地控制和集中化控制設(shè)置電動機(jī)，比如某套生產(chǎn)裝置有10臺電動機(jī)，明確了相互之間的時序、順序和邏輯關(guān)系，在電動機(jī)正常運行、正常停車和出現(xiàn)事故停車時分別有3種時序和順序進(jìn)行控制，具體控制原理如下圖1所示。1.3PLC的功能和優(yōu)勢。PLC的基本功能有第一邏輯控制功能、定時控制功能、計數(shù)控制、步進(jìn)控制等。其中第一邏輯控制功能也叫作位處理功能，是PLC控制系統(tǒng)的最基礎(chǔ)功能；定時控制是利用定時器來完成控制；計數(shù)控制的工作原理是在計數(shù)數(shù)值時產(chǎn)生狀態(tài)信號，利用該信號完成對某操作系統(tǒng)的控制；步進(jìn)控制是利用多個位移寄存器來實現(xiàn)控制，以時間邏輯信號以及計數(shù)邏輯信號為轉(zhuǎn)換條件。另外還有數(shù)據(jù)處理、回路控制、通信聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)督控制、停電記憶等功能。PLC具有存儲量大、計算機(jī)反應(yīng)速度快、智能化的優(yōu)勢，且通過技術(shù)的不斷完善，可實現(xiàn)人機(jī)互動，為人們的生活生產(chǎn)提供更多的便利。尤其在將該技術(shù)和信息技術(shù)、通信技術(shù)結(jié)合以后，可滿足更多電氣設(shè)備生產(chǎn)自動化控制的要求，不斷朝著速度快、集成度高、智能化的方向發(fā)展。此外，PLC模塊的體積較小，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步許多超小型的PLC模塊重量在150g以下，大小在100毫米以下，這種小型的模塊在運行時產(chǎn)生極低的能耗，安裝也非常方便。

2PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用

2.1在順序控制技術(shù)中的應(yīng)用。為電氣自動化系統(tǒng)在運行時會隨著運行時間的增長而不斷增加能耗，從而影響生產(chǎn)運營的經(jīng)濟(jì)效益，利用PLC技術(shù)進(jìn)行順序控制可改善上述情況。在電氣自動化控制中，通過對開關(guān)量的控制，不斷優(yōu)化傳統(tǒng)繼電器控制元件，從而提高系統(tǒng)的靈活性和實現(xiàn)對順序的控制，并實現(xiàn)控制部位的模塊化，采用單獨控制方式還能避免某個設(shè)備本身質(zhì)量差或控制順序的問題而引起控制反應(yīng)慢、效率低下等問題。2.2在開關(guān)量控制中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的電氣開關(guān)量控制采用的是電磁型繼電器操作，該方式操作容易出現(xiàn)失誤，而且系統(tǒng)接線操作復(fù)雜，會直接影響操作控制的可靠性與穩(wěn)定性，而且還會因為受到外界因素的影響而出現(xiàn)運行效率低下的問題。利用PLC自動化控制技術(shù)可實現(xiàn)對電氣自動化控制中繼電器的改進(jìn)和優(yōu)化，并嚴(yán)格控制好操作系統(tǒng)中觸點發(fā)生故障的概率。在實際開關(guān)量控制的應(yīng)用中，利用PLC技術(shù)進(jìn)行開關(guān)量控制設(shè)計，并用斷路顯示器進(jìn)行集中化控制，不斷完善系統(tǒng)中存在問題的元件，可有效提升自動控制系統(tǒng)的綜合利用率。2.3在閉環(huán)控制中的應(yīng)用。將PLC技術(shù)應(yīng)用到閉環(huán)控制系統(tǒng)中，主要是利用該技術(shù)實現(xiàn)對每一臺泵類電動機(jī)的控制，比傳統(tǒng)手工控制和現(xiàn)場控制而言，自動化控制方法可以根據(jù)泵機(jī)的實際運行情況選擇合適的自動化控制方式并實現(xiàn)對電機(jī)運行狀態(tài)的有效控制。因為PLC技術(shù)具有優(yōu)越的自我控制能力，在閉環(huán)中使用該技術(shù)可提升電氣控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，從而完善電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)。PLC閉環(huán)控制示意圖如下圖2所示。

3PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的基本要求和原則

利用PLC技術(shù)進(jìn)行電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計，主要目標(biāo)是為滿足被控制對象的基本工藝要求，也是為了提升自動化控制的水平，和電氣行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量要求。在進(jìn)行自動控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計時一方面必須滿足生產(chǎn)工藝方面的要求、生產(chǎn)質(zhì)量和效率方面的要求，另一方面是為滿足設(shè)計優(yōu)化的原則，比如基本工藝優(yōu)化、設(shè)計方案優(yōu)化以及整個設(shè)計過程安全優(yōu)化等等。3.1滿足被控制對象的基本工藝要求。首先，在利用PLC技術(shù)進(jìn)行自動控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化時，最基本的是要滿足被控制對象，即電氣設(shè)備生產(chǎn)控制的工藝要求。在進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)該先分析電氣設(shè)備的用途、應(yīng)用場合等，在分析相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上安排相關(guān)人員設(shè)計詳細(xì)的方案。對電氣設(shè)備生產(chǎn)進(jìn)行研究是為了能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計中存在的和實際不相符合的地方，使所形成的設(shè)計方案盡可能滿足被控制對象的生產(chǎn)要求。3.2制定經(jīng)濟(jì)合理、簡單方便的設(shè)計方案。由于早期對電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計方案還存在不少需要改進(jìn)的問題，為此在設(shè)計優(yōu)化時一方面要保證不可影響自動控制系統(tǒng)的基本功能，另一方面必須做好對設(shè)計方案中相關(guān)內(nèi)容的調(diào)整完善，盡量使設(shè)計的方案更加經(jīng)濟(jì)合理、簡單方便，并達(dá)到最為理想的設(shè)計效果。3.3保證設(shè)計主線的安全。在設(shè)計優(yōu)化中還必須保證設(shè)計主線的安全和可靠，一方面要求保證系統(tǒng)運行的質(zhì)量和效率，另一方面更高保證自動化控制系統(tǒng)在對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制時的安全，避免因為系統(tǒng)故障而引發(fā)安全事故。3.4確定PLC控制系統(tǒng)的規(guī)模和類型。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)基本工藝流程以及生產(chǎn)的復(fù)雜度可以將PLC控制系統(tǒng)的規(guī)模分成大中小3種，其中大規(guī)模的PLC控制系統(tǒng)是指在工業(yè)生產(chǎn)中由對生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行大規(guī)?；倪^程控制，實現(xiàn)工廠自動化網(wǎng)絡(luò)控制，規(guī)定I/O點數(shù)在512以上，選擇有智能控制、數(shù)據(jù)庫、中斷控制以及含有高級函數(shù)運算的PLC，同時要注意和工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場總線結(jié)合起來，從而實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)化通訊和自動化控制。此外，應(yīng)結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)工藝基本要求分析被控制對象的復(fù)雜度，然后確定I/O點數(shù)和I/O類型，估計內(nèi)存容量選擇合適的機(jī)型，避免資源的浪費。也可根據(jù)PLC控制系統(tǒng)的輸出端的負(fù)載是直流還是交流電，是大電流還是小電流來判斷該輸出端應(yīng)該采用何種輸出方式，在不同的電流負(fù)載下應(yīng)該選擇不同的輸出方式，輸出方式的選擇關(guān)系到系統(tǒng)是否能夠在工作中穩(wěn)定運行。3.5確定PLC編程工具。PLC編程工具有手持編程器、圖形編程器以及計算機(jī)和PLC軟件包編程。其中一半的手持編程器的編程原理是，用商家規(guī)定的語句表進(jìn)行編程，特點是效率不高，適合用在內(nèi)存小且用量也小的產(chǎn)品中，這樣便可以發(fā)揮其體積小、成本低和易于操作調(diào)試的優(yōu)勢。圖形編程器采用的是梯形圖編程，因為圖形簡潔明了，所以能給人以直觀的感受，方便工作人員觀察。不過該類編程器的造價較高，主要適合用在微型或中檔的PLC中。而計算機(jī)和PLC軟件包編程，是一種工作效率最高的編程方式，但同時該方式的成本較高，且在投入使用前對其進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試時難度較大，主要適合用在中高檔的PLC系統(tǒng)中。

4PLC技術(shù)在電氣設(shè)備自動化控制中的應(yīng)用趨勢

隨著PLC技術(shù)在電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用，將有更多的計算機(jī)技術(shù)成果在PLC設(shè)計中得到應(yīng)用，且電氣設(shè)備存儲容量、運算速度以及智能等越發(fā)完善。在未來一段時間，PLC技術(shù)自動化控制技術(shù)將不斷完善優(yōu)化，尤其是自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計將拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，更多電氣設(shè)備功能將不斷完善、產(chǎn)品將更加豐富。而PLC技術(shù)的深入研究和設(shè)計應(yīng)用，也會使更多人機(jī)互動和完善的通信設(shè)備應(yīng)用到各種電氣設(shè)備自動化控制場合，該技術(shù)將成為電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中的核心，充分發(fā)揮其安全可靠性、智能性和網(wǎng)絡(luò)化、高集成度和高響應(yīng)速度的優(yōu)勢，使電氣設(shè)備自動化控制功能得到全面優(yōu)化。

5結(jié)語

綜上所述，PLC自動化控制系統(tǒng)是一種在生產(chǎn)中進(jìn)行自動控制的操作系統(tǒng)，在復(fù)雜環(huán)境下因為容易受到電磁干擾可能會出現(xiàn)運行錯誤從而對系統(tǒng)功能產(chǎn)生一定影響，不能滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需要。做好電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計會涉及多種因素，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須要采用正確的設(shè)計思想，并在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗?？傊瑢LC技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化控制系統(tǒng)中，可通過自動化控制功能的完善，將計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合起來，從而提高工業(yè)電氣設(shè)備的控制效果。在實際電氣設(shè)備自動化控制中，還能利用PLC技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化，并利用PLC技術(shù)實現(xiàn)對系統(tǒng)中順序的控制、開關(guān)量的控制和閉環(huán)的控制。對PLC技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，也可以拓展PLC技術(shù)的應(yīng)用范圍，為實現(xiàn)PLC技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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作者:劉元禮 單位:云南機(jī)場集團(tuán)有限責(zé)任公司