电气自动化控制中的PLC应用研究

作者:未知

  摘   要:文章以PLC技术组成、应用特点为研究基点,透过PLC在电气自动化控制中的应用原理分析,结合PLC的设计原则,从顺序控制、开关量控制、闭环控制等几个层面,阐释PLC在电气自动化控制中的应用方法,以此为相关研究提供理论与实践参考。
  关键词:PLC技术;电气自动化控制;顺序控制
  可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)兼容了传统控制技术优势,并将现代计算机技术与自动化控制技术有效融合,成为电气设备自动化控制的重要支撑。PLC作为一个复杂的逻辑控制系统,可经由精准的逻辑运算实现对相关程序的智能化编程和控制,并增加电气设备数据存储量[1],可促进电气设备智能化控制,简化操作,促进自动化控制生产、提升生产效率和安全,在引领电气工程自动化控制发展中发挥着不可替代的效用。尤其随着现代工业技术的不断革新发展,PLC技术的应用成为主流趋势,将促进工业技术水平和发展模式的全面转型。从应用优势上分析,PLC在逻辑控制、模拟控制、数据存储等功能上较为凸显,且具备多功能性、设计灵活、操作便捷等应用优势,有效弥补了传统控制技术的不足,能够满足不同电气设备闭环控制、顺序控制、开关量控制等应用需求,在电气工程自动化控制过程中具有广泛适用性。为此,深入探究PLC技术特点和设计原则,明确其在电气自动化控制中的应用优势和策略,对于推进和优化PLC在各领域的应用具有重要的现实意义。
  1    PLC技术的相关介绍
  1.1  PLC技术特点
  PLC是一种依托于计算机技术、数字化控制技术的可编辑逻辑控制器[2],在内部存储程序中的应用最为广泛,可通过对顺序控制、模拟量控制、开关量控制等逻辑运算、模拟、程序编程等来实现对电气设备的自动化控制,并可通过数字化或模拟式输入/输出来控制各类电气设备和生产过程,以实现生产的自动化控制,优化生产效率和水平。
  从本质上来看,PLC技术是一种电气设备自动化控制程序的编制技术,区别于一般的计算机编程语言,其主要通过继电器梯形图指令来编制程序,目前主流的PLC技术可划分为箱体式、模式块两类,两者的差异在于构成结构上。其中,箱体式PLC技术主要由显示板、电源、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)存储器、输入输出单元、通信结构等连接为一体构成的,CPU的型号存在多种,在电气自动化控制的编程设计中,应根据具体应用需求进行灵活选择。而模块式PCL技术则由I/O扩展、电源、CPU模块、存储器、通信结构、输入输出等模块构成,I/O模块可结合电气自动化控制的应用需求进行拓展,CPU是核心构成,是连接电源、I/O扩展接口、输入输出接口等,可对电气设备进行自动化控制编程、状态诊断,CPU处理效率决定着自动化控制的速度和性能,存储器用于存储编程、诊断、运行等程序,输入输出模块主要负责接受电气设备信号、向执行机构输出控制信号,电源模块则用于轉换供电能模式。模块式、箱体式两种PLC技术虽在组成结构上存在一定差异,但均属于总线式的开放结构,各模块之间通过总线与电气设备相连接,通过程序编程便可实现电气自动化控制[3]。
  1.2  PLC技术的应用优势
  PLC技术可基于内置的逻辑运算、编程操作,以及数字模拟化量的转换来实现电气自动化控制,并采用辅助继电器替代以往的机械触电继电器,从而以应用逻辑关系取代传统的连接导线,有效简化传统控制系统中复杂接线,高成本、低效率的操作性,功能多样,灵活性和通行性较强,能够满足不同电气设备的自动化控制需求,具体应用优势如下分析。
  1.2.1  提升电气自动化控制下效率和水平
  依托于计算机数字化技术的编程操控一体化的PLC技术,相比以往的自动化编程系统操作更为便捷,具备多种功能,可适应不同电气设备的自动化控制编程需求,尤其针对传统电气设备自动化水平低、操控复杂的问题, PLC技术利用CPU中央处理器自带的编程程序、算法,可实现电气自动化控制程序的快速编程和运行,在简化编程流程、操作步骤的同时,降低了电气设备控制的能耗,提升了运行效率和电气设备控智能化水平。
  1.2.2  优化电气自动化控制的整体性能
  PLC技术作为一种可编辑的程序编制技术,适应性和灵活性较强,使其可以针对不同的电气设备进行不同类型的控制编程,不仅应用广泛,而且可解决原有机械式继电器难以完成的运行控制,可有效应对电气设备控制任务的实时更新。而且,PLC技术的CPU中央处理器中自带设备运行状态的诊断功能,可及时诊断电气设备的软硬故障,确保电气自动化控制的安全、可靠性,具备高效的程序编写和调试功能,能够更快速、准确地监控电气设备运行状态,实现故障防线的及早防控。同时,PLC技术环境是影响较强,表现出良好的抗电磁干扰、冲击能力,能够适应电气设备不同的操控运行环境,提升了电气自动化控制的整体应用性能,可从根本上拓展和提升其在多领域的应用。
  2  电气自动化控制中PLC技术的应用原理及原则
  2.1  PLC应用原理
  相对于传统的电气控制系统而言,PLC技术主要利用继电器梯形图指令来编制控制程序,其应用原理主要包含输入采样、程序执行、输出刷新3个步骤,且各步骤中涵盖了不同的操作流程。在输入采样模块中,PLC技术通常会采用选择数据扫面的方式,将控制编程存入I/O扩展模块的映像区内,在完成数据输入后,将对输出刷新进行相关操作,在程序正在进行中时,PLC技术将依据由上及下的顺序执行控制指令。在输出刷新时,对于PLC技术的CPU处理器而言,其将融合I/O影响情况及上一次输入的数据,进行电路锁存操作,而后操控外设驱动。根据上述PLC在电气自动化控制中的应用原理,其可顺利实现对顺序、闭环系统、开关量等的编程控制,且设计简便、操控更为灵活,对于不同电气设备的适用性更强。   2.2  PLC的应用原则
  上述分析可知,PLC因具有多功能性、通用性等特点,成为电气自动化控制的应用技术支撑,而为适应不同电气设备的控制要求,应依据设备的实际控制需求进行编程设计。实践中,随着智能化、数字化技术的发展,电气设备的组成结构、控制任务更为负载,故而,在电气自动化设计之中应该秉承安全地域的应用原则,兼顾经济效益和控制效率,可通过定期或不定期的培训学习,努力提升编程人员的设计水平和能力,以灵活、全面的掌控PLC编程操控的原理及流程,同时还可引入专家设计团队对PLC技术自动化控制的编程方案进行细化分析、研究,通过编制预制方案、修改优化,确定最终的编程方案,从源头上把控电气自动化设计的水平和质量。
  3    电气自动化控制中PLC的应用表现
  3.1  顺序控制中的应用
  实践中,电气自动化控制中PLC的应用主要集中在顺序控制之上,也即用作顺序控制器的编程设计,PLC技术的顺序控制是影响电气自动化控制效率的关键所在,而效率是自动化控制生产效益评价的主要指标,而目前在节能减排的大环境下,高效、低成本的自动化生产控制成为主流发展方向,PLC顺序控制更彰显了其重要性,替代了电气控制系统中机电控制器的应用,能够对电气设备生产运行过程进行全程、独立的控制,利用通信接口、总线等协调流程控制,提升控制的效率。
  3.2  开关量控制中的应用
  从实践中看,电气自动化中PLC技术的应用,是以可编程的存储器替代虚拟继电器对电气设备进行操控,提升了自动化控制水平。尤其电气自动化控制要求下,以往的虚拟继电器反应时延较短,甚至可剔除该反应时间不予考虑,很容易引发触电故障,影响电气自动化控制的安全性,而PLC技术因能够实现开关量的控制,替换了辅助开关的使用数量以及继电器元件,能够有效弥补机械断路器反应时延性较长的问题,规避了断路控制不及时导致的安全危险。
  3.3  闭环控制系统中的应用
  闭环系统可补足PLC控制系统,泵类电机的启动包含自动、现场控制箱手动、机旁手动启动3种方式。利用PLC进行自动启动,在泵机启动后,可依据泵持续的运行时间选择适宜主备用泵。而采用机旁手动启动方式,应调试现场开关,并依据各泵的工作时间来控制主备用泵的启停,而后,在实践操作中,将开关调至“调速器手动”档位,便可实现便捷操作。而结合实践,目前应用最频繁的控制方式是融合PLC控制和一般控制,将PLC控制作为一般控制的补充方式,在泵类电机上安置一个安全回路,一旦PLC控制产生故障,将转换至一般控制,继续维持电机的正常操控,以实现电气自动化系统的平稳运行。
  4    结语
  PLC作为一种电气设备的可编程控制技术,是融合编程软件、存储器及相关接口的复杂系统,可通过精准、可靠的程序编程,提升电气设备自动化控制的水平和效率。近年来,随着数字化、智能化技术的发展和进步,PLC技术整体性能不断优化,应用得以拓展,在电气自动化控制中应用优势更为凸显,能够满足低成本、安全、准确的控制要求。而上述通过对PLC技术的特点、优势、应用原则、方法的系统化分析,能夠为其在电气自动化控制中的准确应用提供方向。
  [参考文献]
  [1]张千朋,洪腾飞,陈龙.电气工程自动化控制中PLC技术的应用[J].电子技术与软件工程,2019(7):130.
  [2]卢嘉豪.电气自动化控制中人工智能技术的应用分析[J].南方农机,2019(7):201.
  [3]牛世强.电气自动化控制技术在电力系统中的应用研究[J].科技风,2019(10):83.
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