电气自动化中PLC技术的运用与趋势论文

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电气自动化中PLC技术的运用与趋势论文

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电气自动化中PLC技术的运用与趋势论文

　　摘要：

　　通过在实际工作经验的总结中可以发现,PLC技术在自动化控制中的应用与普及,有效的缩短了技术人员排查故障的时间,增强了工人的工作效率,而且还大幅提高了电气设备的自动化程度。随着对PLC技术的不断优化与研发,其在电气工程及自动化控制中的应用会更加广泛。

　　关键词：

　　PLC；工业；应用；自动化控制；

　　引言：

　　自动化应用的水平彰显着一个国家的科技与工业实力，PLC技术是电气工程自动控制中非常重要的技术，提高了自动控制水平，而且能够让设备当中一些比较难处理的问题和缺陷得到有效的解决。PLC因为其具有的比较好的可靠性与很强的适应性，在自动化控制领域中得到了广泛的应用，小到可操作一个站点，一个部件，一个设备；大到可操控一条生产线，多台设备，甚至是整个工厂。可以说在当今的自动控制中，几乎是离不开PLC技术的。本文将对PLC技术在自动控制领域中的应用，进行总结与探讨。

　　1、PLC的概念及特点

　　1.1、PLC的基本含义

　　PLC的中文释义为可编程逻辑控制器，可以将对设备的控制指令载入其内部存储器进行执行命令与存储功能，其具有的微处理器功能，主要用于对自动化控制的数字运算。PLC由电源、输入输出接口、数字的模拟转换器、指令数据内存等部件组成。早期的PLC功能单一，只有逻辑控制一项功能，而且设计制造周期长，接线复杂，维修困难。但随着后来对其不断的优化与改进，当初这些简单的功能已经扩展为集时序控制、多机通讯、模拟控制、逻辑控制等多功能于一体的控制器。现在电气自动控制系统上使用的PLC已经接近或相当于一台微型电脑主机，其可靠性与可扩展性的优势，已经被广泛的应用在当前的多种类的自动控制领域中。

　　电源通过运用整流模块将我们常用的交流电转化为供PLC内部运行的直流电，开关式稳压电源的供电方式，目前在PLC电源系统中应用较广。CPU单元（中央处理器）是PLC的大脑，也是核心元件，作用是运行和处理用户数据，进行数学和逻辑运算，协调整个控制系统，其性能的优越决定了PLC的运行速度与处理能力。存储器的作用是储存用户程序、系统程序及逻辑变量等信息。被控设备与PLC相连的称为输入输出单元，输入单元是信号传输进PLC的枢纽，可以起到接收检测元件与主令元件传来的信号。而输出单元的作用是将PLC的控制指令，传输给被控设备。

　　通信联网也是PLC一项极其重要的功能，可以使PLC与PLC之间、PLC与智能设备之间，PLC与计算机之间能够交换数据信息，形成一个完整的控制系统，实现集中控制的目的。PLC和计算机一样具有网络接口，通过光缆或双绞线，可以使其在较远的范围内交换数据信息。数据通信可以分为串行通信与并行通信两种方式，并行是以字或字节为单位，其传输速度快，但所需传输线根数多成本较高，适合数据近距离传送。串行是以二进制为单位，每次传输只传输一位，所需传输线根数少成本较少，适合数据远距离传输。

　　1.2、PLC技术的特点

　　简单高效：简单，我们可以理解为安装方便、组态灵活；高效，我们可以理解为运行速度快。PLC的安装与计算机系统的安装相比较，对安装环境要求不高，不需要为其专门设置一个机房，也不需要屏蔽措施，使用时只要把接口端子和执行与检测机构相连接正确即可正常工作。用户可以通过自动控制的需要对PLC进行不同的组合，可简单灵活的对控制系统的规模和功能进行改变，而且PLC的编程容易上手，技术人员不需要计算机的专业知识，就可以编程。PLC程序控制的执行方式，会使其运行速度更快，可靠性也能得到很大的提高，这是传统逻辑模式无法比拟的。

　　实用性强：由于PLC技术适合各种应用场合，并且其可变性与编程简单的特点，使其具有很强的实用性。PLC的控制功能好、可靠性强，可以根据自动控制系统的要求进行扩展，体积小、功耗小、集成化高非常适用于各行各业的自动控制中。现在大多数PLC在系统设计上采用的是集成化程度高的单片微型计算机，片内面向测控系统的外围电路的增强，使PLC技术可以方便灵活的应用于复杂的自动控制系统及设备，如工业过程控制、工业控制器、过程检测及电气自动化控制系统等，大多都是以PLC技术为核心的多极网络系统。

　　抗干扰能力强：通过运用隔离与屏蔽的方式有效地提高了PLC技术的抗干扰能力。PLC的控制电源正常是由电网提供，但电网电源易受到干扰，如大型设备的启停、整流器故障、电网短路等会对PLC的供电产生影响，可能会造成PLC的运算错误或程序错误，这将会导致自动控制设备的误动作和失控现象的发生。对PLC的核心部件要采用集成电压调整器分级滤波处理。要完善PLC的接地系统，一方面可以提高其安全性，避免电网中过电压、过电流的危害，另一方面会抑制电磁干扰。在实际应用中，PLC所采用的都是一点接地方式，将相近接地点以及所有地线端子通过一点连接，以提高抗干扰能力。

　　2、PLC技术是如何在电气自动化中应用的

　　2.1、开关量控制

　　开关量控制是PLC技术中最基本的应用。开关量控制的目的是根据开关量历史的输入组合与当前的输入顺序，使PLC产生对应的开关量的输出，来达到系统按照给定的逻辑顺序工作。PLC在电气控制电路中比较常见的，可以提供开关量信号开关类元件有温度开关、行程开关、按钮等。行程开关的作用可以用来反馈运行位置，在电气设备指定的位置上安装一个行程开关，行程开关的触点接到PLC的输入点，PLC程序就通过此输入点的接通与断开状态，进行相应的输出。我们要电气设备完成某一项或某一系列动作，就要通过按钮来传输信号给PLC完成指令操作。温度开关给出的信号也是开关量，为了让控制系统简单化，将不是开关量的温度信号处理成了开关量，当达到设置温度时，温度开关内的继电器就会接通，从而会给PLC发出信号，PLC根据接收到的信号在决定是否执行命令。

　　2.2、顺序控制

　　顺序控制应用在电气工程中，如果将一个控制系统分解为几个相互之间独立的控制动作，且为了保证生产的运行正常，各独立控制动作能不出差错的按照给定的先后顺序依次的执行任务。实现PLC逻辑控制的三个必备要素是工作任务、转移目标和转移条件，三者缺一不可，缺少一个，顺序控制功能都无法实现，通过对三个条件的完善与优化，可以有效提升自动控制系统的稳定性与效率。实现按给定的顺序执行是顺序控制系统的最基本特征，可以将顺序控制细分为逻辑顺序、条件顺序与时间顺序。逻辑顺序即按照预先给定的条件，按顺序依次的执行命令。条件顺序即执行条件是否能满足逻辑控制要求。时间顺序即执行时间，什么时间开始执行命令，什么时间停止执行命令。顺序控制提升了工业领域中自动控制水平，顺序控制是在工业的自动控制系统中一种比较典型的控制方式，应用广泛，如在交通领域中对信号灯的控制，对商品包装的生产线控制等。

　　2.3、闭环控制

　　在传统的电气工程领域，自动化普及应用程度并不高，更多是利用人工的方式来启停电气设备，这样会使得设备的安全性与可靠性得不到保障，而且还降低了工作效率，但是PLC在模拟量闭环控制中的应用，有效的解决了这样的问题。在工业生产以及日常生活的应用中，闭环控制被广泛的应用在自动控制系统中，如对运行中的电机进行自动控制，又如在电动机转速控制系统，流量、液位、温度、压力等的控制系统等等，都是采用了闭环控制系统。闭环控制可以分为单闭环控制与多闭环控制系统。对于控制两个过程变量比例比控制它们之间的绝对值更重要的系统来说，例如控制两台需要同步的设备的速度，就可以采用单闭环控制系统。而多闭环控制系统是将两个过程数据变量之比保持为一个常数，如在对电气设备自动调温系统的控制等。在对闭环控制系统的选择上，要根据需要择优进行选择。

　　3、电气自动控制系统中PLC技术的应用发展方向

　　目前，随着大规模集成电路等微电子的发展，PLC技术已经非常成熟，不仅可靠性得到了提高，成本下降，控制功能得到了增强，功耗和体积减小，而且随着图像显示、通信网络、数据处理的发展，使PLC向连续生产过程控制的方向发展。一方面为适应自动控制系统向小型化发展的需要，要大力发展性价比更高、速度更快、小型的PLC。另一方面，向速度更快、容量更大、技术更加完善的大型PLC方向发展。随着电气自动化向着更复杂化控制系统方向的发展，人们对PLC的数据信息的传输与处理能力也提出了更高的要求，要求其存储器的容量也越来越大。

　　为满足自动化控制领域中各种自动控制需要，近年来，开发了许多新模块和新器件应用在了PLC技术当中，如智能输入输出模块、用于排除PLC故障的智能检测模块以及温度控制模块等，这些新型模块的应用和开发增强了PLC的使用功能，扩展了其应用范围，还提高了自动化系统的稳定性。未来PLC软件技术的发展趋势，会向着多种编程语言的共存与互补的方向开拓，PLC的编程语言在顺序功能语言、指令语言、梯形图语言的基础上会不断的丰富与扩展，并向着更高的层次发展。

　　随着相关的软硬件技术、商业模式和社会价值的发展成熟，PLC会向着虚拟化的方向发展。PLC虚拟化是利用通用标准硬件模块和软件的方法，模拟或仿真出行为上类似于特定的PLC硬件系统。PLC虚拟化的发展，会使任意个人和组织避免重复制造，使服务和软件构建各个环节的效率得到提高，加速了各类应用的架构和落地，而且PLC虚拟化的应用会从根本上改变现有的自动控制系统中的安全治理模式和安全架构。

　　4、结束语

　　PLC技术因为其自身拥有的特点与优势在电气自动化领域中发挥着及其重要的作用，保证了电气自动化系统的安全与可靠，提升了自动化程度与工作效率，而且随着PLC技术的不断发展与创新，也会使电气自动化的应用得到非常广阔的发展空间。本文对PLC的基本含义、特点以及发展前景做了简要概述，阐述了PLC技术在电气自动化领域中的应用，以供相互学习之用。

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