论文部分内容阅读
摘要：可编程控制器是一种比较常见的电子数据控制程序，它不但在工业控制系统中发挥着诸多优势，也在人们的日常生活中得到越来越普遍的应用，它是目前一种工业自动化系统中必备的基础设备。许多传统的电气控制方式在科学技术发展日新月异的今天越来越显示出它们实际应用操作中的局限性和各种弊端。本文通过对 PLC 自动化进行研究，分析其在电控系统中的具体应用。
关键词：PLC 自动化；电气控制；运用
中图分类号：C35文献标识码： A
一、PLC 原理分析
1、PLC 的原理
PLC是Programmable Logic Controller的缩写，中文名为可编程逻辑控制器，由此可以看出，其工作的主要方式，就是依靠内部的程序，要想让其控制电路的工作，必须根据实际的需要，编写一个控制程序，然后写入到芯片中，这样将芯片连接到电路中，就可以完成相应的控制功能[2]与传统的计算机相比，PLC芯片最鲜明的特点，就是自身的体积比较小，而且能够实现计算机的控制功能，虽然在性能上，与普通的计算机相比，还存在一定的差距，但是在实际的工业控制中，对性能的要求很低。通常情况下，只是控制设备的运行和停止等，需要很少的计算量，因此性能较低的PLC设备，依然可以很好的满足实际使用的需要。此外PLC芯片的程序写入比较简单，为了方便PLC的编程，出现了很多应用软件。利用这些软件，不但可以简单的完成程序的设计，还可以进行一定的模拟和仿真，对于PLC的应用来说，具有非常重要的作用。现在的PLC程序设计中，大多都会借助这些应用软件，以此来提高程序编写的效率。PLC的应用还具有灵活的特点，由于其体积比较小，而且采用了标准的IC封装，可以根据实际控制的需要，放到指定的地方，在实际的应用过程中，通常会在电路板上焊接一个插槽，将芯片直接插入到电路中，就能够实现相应的控制功能，在芯片出现问题时，直接更换有问题的芯片即可，不用改变电路的任何地方。
通过实际的调查发现，目前市面上有很多PLC设备，其中大多都是由国外的公司生产的，我国要想使用必须从国外引进，这种现象在很大程度上影响了我国PLC的应用，尤其是不同的PLC芯片，具有不同的特点，可以采用不同的语言进行程序的编写，而我国的技术人员，在实际的程序编写中，通常会选择C语言等高级语言，来编写程序。从本质上来说，PLC之所以能够完成相应的控制功能，主要就是依靠逻辑控制器，现在的数字电路中，电子元器件的工作，都是用数字信号来进行控制，电路中的数字信号只有 0 和 1 两种状态，根据实际控制的需要，只要设计一个科学、合理的程序，PLC就会按照程序的内容，对整个电路的工作情况进行控制。
二、电气控制中 PLC 的特点
1、系统结构的大小
在可编程控制器的实际应用中，系统结构的大小要与设计要求相符合。小型的可编程控制器体积较小，重量也轻，便于移动和安装，在实际中得到了广泛的应用。同时大型的可编程控制器系统结构虽然体型笨重，但也有其长处，比如功能强大，功能较多，运算速度较快等。大型的系统结构可以用来满足自动化、产业化和规模化的实际应用需求。
2、PLC操作简单、使用普遍、实用性强
PLC拥有直观简单的接口，编程中拥有图形符号和梯形图语言等多种表达方式，操作简单，实用性强，操作人员和工程技术人员都可以轻松理解，只需一部分简单的操作指令就能够进行自动化电气控制的程序编写和运用[1]。
3、PLC技术抗干扰能力强
PLC技术的设计中一般都采用大型集成电路技术，在其内部结构上加进比较先进的抗感染电路技术，还配备有监控报警器，一旦出现外部干扰或者系统内部组件设备出现故障就自动发动警报。PLC技术设计的抗干扰技术比传统的接触控制器继电器技术更加能适应复杂的工业制造环境。另外，在软件编写时，还可依据实际情况来自动诊断程序来进行外围系统设备的监控诊断。
4、PLC的改造与维护方便简单
PLC技术采用了存储逻辑的设计方法，这比传统的接线逻辑更能节省设备外部的接线，并能够极大地缩短控制系统设计和建造的时间，给后期护理工作带来了很大的便利，而且已编写的程序也可以随时更改。这种特点迎合了实际生产中的各种需求，极大地减少了时间，节省了检测成本。
三、PLC 自动化在电气控制中的应用
1、集中控制系统
在电气集中控制系统内，PLC 发挥较强的集控功能。通过 PLC 自动化，将电气设备的控制放置于同一空间内，实现集中监控。电气控制内的设备，全部由统一的 PLC 系统监控，达到中央控制的状态，例如：以PLC 为中央控制器，将电气设备接入 PLC 系统内，通过 PLC 即可集中监控电气系统内的所有设备，提高监督、控制的效率。
2、分散控制系统
分散控制系统当中每一个控制的对象都对应着一台PLC，这些可编程序控制器通过信号的传递来进行内部响应的控制。分散控制系统具体采用了多台机械生产线的控制系统，不同的生产线之间进行有效的数据连接。由于控制对象之间由不同的PLC进行控制，因而一旦其中一台PLC出现问题，也不会对其他的机械设备产生影响。而随着PLC应用技术的不断提升，PLC也可承担起底层的控制任务。
3、开关量的控制
PLC的本质为用定义的虚拟继电器与替代机械的继电器，因而其用于开关量控制非常合适，PLC开关量的控制在工业自动化控制当中的应用具体有以下几个方面。PLC开关控制实现了系统顺序与逻辑的控制，其开关控制有速度快、接线简单、维修操作方便等特征，反映迅速并且不会对器材造成损失。PLC开关应用对于系统质量有着很大程度的提升，有效地节省了人力与时间，同时也能够防止系统线路不易被修改的问题，但其应当按照PLC的系统顺序控制的公式进行设计，按照模拟仿真对系统控制的设计规范与合理进行检查。此外，PLC的开关控制如今不只用于工业自动化当中的单台设备控制，也用于多机群的工业自动化流水线控制。
3、电气运动控制
PLC的系统控制是指连续过程的控制与离散过程的控制，其具体的过程控制也是按照系统的模拟量来工作，使系统参数按照要求良好运转，如今这种PLC主要用于冶金、化工、热处理等场合。PLC的运动控制主要指能够对工业加工要求中的直线运动与圆周运动进行有效的控制，并且可以通过系统的脉冲量对机械的运动进行控制，由于脉冲控制的位移量较小，因而运动控制的控制精确度非常高，如今这种PLC的控制主要用于我国电梯、机械以及机床等场合当中。
4、数据处理控制
电控系统中，数据信息是主要支持部分，在大量数据准确传送与读取的过程中，完成电气控制，但是由于电控系统内的数据量较为复杂，导致其在处理上表现出低效性，不能保障数据处理的可靠控制。因此，将PLC 自动化，引入到数据控制中，发挥 PLC 高效处理数据的能力，实现电控数据的收集与分析，同时合理下达部分数据命令。PLC 自动化在数据控制中的应用非常广泛，体现 PLC数据分析的能力和优势。
5、模拟量控制
按照控制对象的特征，PLC以控制对象的特征作为模板，通过对其功能模块的合理组装，使得组装后的系统控制功能更为完善，从而实现对系统的灵活控制。具体的组成模块有主机模块、高速计数与模拟量模块等，模拟量控制模块对控制系统的精确系数有着很大程度的提升，突破了以往的仪表控制系统维护的局面。工业生产过程当中，温度、压力以及流量等连续变化的模拟量较为常见，通过A/ D或者D/ A 转换可以得到相应的模拟量，从而保证编程器对得出的模拟量进行完善的处理，而PID调节则是闭环控制系统当中应用较多的一种调节方式。
四、基于PLC的自动化电气控制系统存在的问题
1、控制出错
控制出错会导致各个现场的数据信号无法传输给PLC自动控制系统。主要成因是线路质量差或老化，机械设备的牵动拉扯和老鼠昆蟲破坏。线路的开关没有严格开合和触点接线不牢靠也会致使控制出错[3]。
2、动作执行出错
动作执行出错会使PLC指令无法输出和执行。主要原因有负载接触器出现故障或接触器的接触不严密，现场机械的开关电闸自身存在质量问题或已损坏。
五、对基于PLC的自动化电气控制问题的对策
1、不断强化系统中信号输入的安全性和可靠性，在对控制系统中的零部件进行配备时严格进行质量把关，确保部件的持久耐用，降低线路破损、断路和短路的发生率，根据控制系统需要不断改进和更新主界面模块的功能。
2、完善自动控制系统的预警机制，不断实现预警机制和报警设施的自动化和智能化，在预警和报警过程中以文字数据和图像网络的形式在控制总部显示具体的故障，相关技术人员在分析之后采取维护措施。
3、加大科技力量投入，攻克技术难关，摆脱各项弊端，为PLC技术在自动化电器空中的应用提供更多的科研人员，加大资金投入，并加强国际技术交流与合作，不断完善自身的技术应用。
结束语
可编程控制器（PLC）具有使用操作方便、具有普遍通用性、适应能力强、稳固性可靠性能高、编程简单和抗干扰能力强等突出优点。可编程控制器（PLC）用于工业自动化控制系统能够大大提高工作运行效率，提高工业产值。我国应该大力支持可编程控制器（PLC）进入工业生产和管理领域，不断解决实践过程中遇到的技术问题，让可编程控制器（PLC）技术促进工业生产力的发展。
参考文献
[1]于加荣.基于PLC技术的电气控制应用分析[J].电子技术与软件工程：自动化控制，2014（08）:210.
[2]马东.PLC与电气控制在实际生产中的运用[D].合肥通用职业技术学院，2011.
[3]徐小华.基于PLC技术的船舶辅助机械自动控制系统的研究[D].上海海事大学，2004.
关键词：PLC 自动化；电气控制；运用
中图分类号：C35文献标识码： A
一、PLC 原理分析
1、PLC 的原理
PLC是Programmable Logic Controller的缩写，中文名为可编程逻辑控制器，由此可以看出，其工作的主要方式，就是依靠内部的程序，要想让其控制电路的工作，必须根据实际的需要，编写一个控制程序，然后写入到芯片中，这样将芯片连接到电路中，就可以完成相应的控制功能[2]与传统的计算机相比，PLC芯片最鲜明的特点，就是自身的体积比较小，而且能够实现计算机的控制功能，虽然在性能上，与普通的计算机相比，还存在一定的差距，但是在实际的工业控制中，对性能的要求很低。通常情况下，只是控制设备的运行和停止等，需要很少的计算量，因此性能较低的PLC设备，依然可以很好的满足实际使用的需要。此外PLC芯片的程序写入比较简单，为了方便PLC的编程，出现了很多应用软件。利用这些软件，不但可以简单的完成程序的设计，还可以进行一定的模拟和仿真，对于PLC的应用来说，具有非常重要的作用。现在的PLC程序设计中，大多都会借助这些应用软件，以此来提高程序编写的效率。PLC的应用还具有灵活的特点，由于其体积比较小，而且采用了标准的IC封装，可以根据实际控制的需要，放到指定的地方，在实际的应用过程中，通常会在电路板上焊接一个插槽，将芯片直接插入到电路中，就能够实现相应的控制功能，在芯片出现问题时，直接更换有问题的芯片即可，不用改变电路的任何地方。
通过实际的调查发现，目前市面上有很多PLC设备，其中大多都是由国外的公司生产的，我国要想使用必须从国外引进，这种现象在很大程度上影响了我国PLC的应用，尤其是不同的PLC芯片，具有不同的特点，可以采用不同的语言进行程序的编写，而我国的技术人员，在实际的程序编写中，通常会选择C语言等高级语言，来编写程序。从本质上来说，PLC之所以能够完成相应的控制功能，主要就是依靠逻辑控制器，现在的数字电路中，电子元器件的工作，都是用数字信号来进行控制，电路中的数字信号只有 0 和 1 两种状态，根据实际控制的需要，只要设计一个科学、合理的程序，PLC就会按照程序的内容，对整个电路的工作情况进行控制。
二、电气控制中 PLC 的特点
1、系统结构的大小
在可编程控制器的实际应用中，系统结构的大小要与设计要求相符合。小型的可编程控制器体积较小，重量也轻，便于移动和安装，在实际中得到了广泛的应用。同时大型的可编程控制器系统结构虽然体型笨重，但也有其长处，比如功能强大，功能较多，运算速度较快等。大型的系统结构可以用来满足自动化、产业化和规模化的实际应用需求。
2、PLC操作简单、使用普遍、实用性强
PLC拥有直观简单的接口，编程中拥有图形符号和梯形图语言等多种表达方式，操作简单，实用性强，操作人员和工程技术人员都可以轻松理解，只需一部分简单的操作指令就能够进行自动化电气控制的程序编写和运用[1]。
3、PLC技术抗干扰能力强
PLC技术的设计中一般都采用大型集成电路技术，在其内部结构上加进比较先进的抗感染电路技术，还配备有监控报警器，一旦出现外部干扰或者系统内部组件设备出现故障就自动发动警报。PLC技术设计的抗干扰技术比传统的接触控制器继电器技术更加能适应复杂的工业制造环境。另外，在软件编写时，还可依据实际情况来自动诊断程序来进行外围系统设备的监控诊断。
4、PLC的改造与维护方便简单
PLC技术采用了存储逻辑的设计方法，这比传统的接线逻辑更能节省设备外部的接线，并能够极大地缩短控制系统设计和建造的时间，给后期护理工作带来了很大的便利，而且已编写的程序也可以随时更改。这种特点迎合了实际生产中的各种需求，极大地减少了时间，节省了检测成本。
三、PLC 自动化在电气控制中的应用
1、集中控制系统
在电气集中控制系统内，PLC 发挥较强的集控功能。通过 PLC 自动化，将电气设备的控制放置于同一空间内，实现集中监控。电气控制内的设备，全部由统一的 PLC 系统监控，达到中央控制的状态，例如：以PLC 为中央控制器，将电气设备接入 PLC 系统内，通过 PLC 即可集中监控电气系统内的所有设备，提高监督、控制的效率。
2、分散控制系统
分散控制系统当中每一个控制的对象都对应着一台PLC，这些可编程序控制器通过信号的传递来进行内部响应的控制。分散控制系统具体采用了多台机械生产线的控制系统，不同的生产线之间进行有效的数据连接。由于控制对象之间由不同的PLC进行控制，因而一旦其中一台PLC出现问题，也不会对其他的机械设备产生影响。而随着PLC应用技术的不断提升，PLC也可承担起底层的控制任务。
3、开关量的控制
PLC的本质为用定义的虚拟继电器与替代机械的继电器，因而其用于开关量控制非常合适，PLC开关量的控制在工业自动化控制当中的应用具体有以下几个方面。PLC开关控制实现了系统顺序与逻辑的控制，其开关控制有速度快、接线简单、维修操作方便等特征，反映迅速并且不会对器材造成损失。PLC开关应用对于系统质量有着很大程度的提升，有效地节省了人力与时间，同时也能够防止系统线路不易被修改的问题，但其应当按照PLC的系统顺序控制的公式进行设计，按照模拟仿真对系统控制的设计规范与合理进行检查。此外，PLC的开关控制如今不只用于工业自动化当中的单台设备控制，也用于多机群的工业自动化流水线控制。
3、电气运动控制
PLC的系统控制是指连续过程的控制与离散过程的控制，其具体的过程控制也是按照系统的模拟量来工作，使系统参数按照要求良好运转，如今这种PLC主要用于冶金、化工、热处理等场合。PLC的运动控制主要指能够对工业加工要求中的直线运动与圆周运动进行有效的控制，并且可以通过系统的脉冲量对机械的运动进行控制，由于脉冲控制的位移量较小，因而运动控制的控制精确度非常高，如今这种PLC的控制主要用于我国电梯、机械以及机床等场合当中。
4、数据处理控制
电控系统中，数据信息是主要支持部分，在大量数据准确传送与读取的过程中，完成电气控制，但是由于电控系统内的数据量较为复杂，导致其在处理上表现出低效性，不能保障数据处理的可靠控制。因此，将PLC 自动化，引入到数据控制中，发挥 PLC 高效处理数据的能力，实现电控数据的收集与分析，同时合理下达部分数据命令。PLC 自动化在数据控制中的应用非常广泛，体现 PLC数据分析的能力和优势。
5、模拟量控制
按照控制对象的特征，PLC以控制对象的特征作为模板，通过对其功能模块的合理组装，使得组装后的系统控制功能更为完善，从而实现对系统的灵活控制。具体的组成模块有主机模块、高速计数与模拟量模块等，模拟量控制模块对控制系统的精确系数有着很大程度的提升，突破了以往的仪表控制系统维护的局面。工业生产过程当中，温度、压力以及流量等连续变化的模拟量较为常见，通过A/ D或者D/ A 转换可以得到相应的模拟量，从而保证编程器对得出的模拟量进行完善的处理，而PID调节则是闭环控制系统当中应用较多的一种调节方式。
四、基于PLC的自动化电气控制系统存在的问题
1、控制出错
控制出错会导致各个现场的数据信号无法传输给PLC自动控制系统。主要成因是线路质量差或老化，机械设备的牵动拉扯和老鼠昆蟲破坏。线路的开关没有严格开合和触点接线不牢靠也会致使控制出错[3]。
2、动作执行出错
动作执行出错会使PLC指令无法输出和执行。主要原因有负载接触器出现故障或接触器的接触不严密，现场机械的开关电闸自身存在质量问题或已损坏。
五、对基于PLC的自动化电气控制问题的对策
1、不断强化系统中信号输入的安全性和可靠性，在对控制系统中的零部件进行配备时严格进行质量把关，确保部件的持久耐用，降低线路破损、断路和短路的发生率，根据控制系统需要不断改进和更新主界面模块的功能。
2、完善自动控制系统的预警机制，不断实现预警机制和报警设施的自动化和智能化，在预警和报警过程中以文字数据和图像网络的形式在控制总部显示具体的故障，相关技术人员在分析之后采取维护措施。
3、加大科技力量投入，攻克技术难关，摆脱各项弊端，为PLC技术在自动化电器空中的应用提供更多的科研人员，加大资金投入，并加强国际技术交流与合作，不断完善自身的技术应用。
结束语
可编程控制器（PLC）具有使用操作方便、具有普遍通用性、适应能力强、稳固性可靠性能高、编程简单和抗干扰能力强等突出优点。可编程控制器（PLC）用于工业自动化控制系统能够大大提高工作运行效率，提高工业产值。我国应该大力支持可编程控制器（PLC）进入工业生产和管理领域，不断解决实践过程中遇到的技术问题，让可编程控制器（PLC）技术促进工业生产力的发展。
参考文献
[1]于加荣.基于PLC技术的电气控制应用分析[J].电子技术与软件工程：自动化控制，2014（08）:210.
[2]马东.PLC与电气控制在实际生产中的运用[D].合肥通用职业技术学院，2011.
[3]徐小华.基于PLC技术的船舶辅助机械自动控制系统的研究[D].上海海事大学，2004.