电气自动化专科生就业 浅谈PLC在电气自动化中的应用
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【摘 要】文章简述了PLC的工作原理及特点，并分析了PLC在电气自动化中的应用及发展前景。 【关键词】PLC；电气自动化；发展 在传统的工业电气自动化控制系统中，大都采用电气连接线(被称作是硬件)作为各种电控盘之间的电气控制连接，这种方法弊端是护量大、可靠性差，尤其是在控制线路距离长、线路复杂的情况下，安装和调试都非常的麻烦。由于其维护时控制线路繁多复杂，使得短路、开路等事故频率也大得多，在实际检修过程中查线难度大，往往维护人员带来很大麻烦，因此电气设备的正常运转也经常由于检修不及时而受到影响。同时，为了达到电气控制的目的，在安装时需要消耗大量的电气连接线，因此，严重消耗电气线材。而PLC技术正好解决了传统控制系统的上述缺点。PLC是可编程逻辑控制器的简称，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。随着计算机和微电子技术的飞速发展，PLC控制系统得到了极大发展，在现代工业自动化生产过程中发挥着越来越重要的作用。
1 PLC的工作原理概述
第一个步骤，输入采样。在这个步骤当中，可编程控制器读取采样数据主要通过扫描的方式，然后利用输入I/O输出映像区中所对应的单元对这些数据进行存储。在数据采样被输入之后，继续执行输出刷新操作对转入用户程序。在这个阶段中，即使输入的数据状态发生了变化，输入I/O输出映像区中的处理单元所接收的数据也不会被改变。所以，如果以脉冲信号的形式输入，要求该信号所具有的宽度要比一个扫描周期大。只有这样，才能确保输入的数据信息在任何情况下都会被读入。
第二个步骤，程序执行。在用户程序执行的过程中，可编程控制器对用户程序进行扫描的执行顺序总是自上而下，在扫描的过程中，其运算按照固定的顺序和路线进行，其中，扫描顺序也是由左至右，由上至下，而扫描线路则是由用户程序的各个触电构成。进而得出运算结果，并根据该结果来对逻辑线圈在存储区中的状态或者输入I/O输出映像中的状态来完成刷新操作，进而确定是否执行用户程序中的处理指令。
第三个步骤，系统输出刷新。在这一阶段所要完成的操作是可编程控制器在执行完用户程序之后的刷新。在刷新过程中，系统的中央处理器会根据输入I/O输出映像中相应的状态和前一阶段输入的数据来进行锁存电路，再完成对其他外设的驱动。这一过程中的输出，才是可编程控制器真正要完成的任务。
2 PLC的特点
2.1 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。
2.2 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
2.3 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。
3 PLC的应用
3.1 在传统机床系统中的应用
传统机床一般利用电气控制模式，利用继电器——接触器系统，极易导致线路老化、触头电弧、触头接触不良等的发生。另外，由于传统机床的设备具有能耗大、效率低、故障率高、维修难度大等特点。以上这些因素都阻碍工厂电气自动化的实现。为此，通过研究和实践，在生产中可用PLC控制对机床的电气部分进行软件和硬件的改造，以提高其自动化的程度。利用PLC系统进行编程控制，实现实时控制，运行状态监控等功能，这样，不仅提高了系统运行的稳定性和效率，而且还降低了日常维护成本节约了能源。从而实现机床设备从传统的电气控制向逻辑控制和数字控制的转变。PLC研究被广泛地应用于传统机床改造中。从传统的液压和气动系统转化为PLC模块化的模式，机床的控制系统的稳定性得到了保证，而且机床的机械结构也被大大的简化了，从而大大提高了加工精度和生产效率，由于PLC技术的控制系统的改动和操作都非常方便，把PLC技术应用于传统机床，电气控制模式触点寿命低、故障率高和生产效率低的缺点得到了有效地克服，而且可靠性高、应用方便、稳态精度高、便于监控及易于排除故障等优点也得到了有效发挥。
3.2 PLC在消防系统中的应用
由于PLC可编程序控制器可在不改变消防泵控制功能的前提下，有效避免因人为管理疏漏带来的设备故障隐患，应用被广泛地应用于消防水泵中。消防水泵是消防系统中属于重要的消防设备之一。PLC在消防水泵中的应用最重要的就是设定泵组的启动时间，通过巡检转换开关进行控制。消防泵在自动状态下，转换开关转到巡检状态，若无消防用水需求，第1台泵自动启动5—3Omin(启动时间根据设备确定)，运行1Omin后，停机待命90天(停机时间可调)，待命期间如果没有消防用水，则第二台泵启动5—30min，停机待命90天(停机时间可调)，如此周而复始地循环，巡检周期从数小时到数百小时之间可任意选择。泵组电源控制柜设有超压保护装置。泵组出口处应设置超压排流阀，以防止水泵启动超压对管网造成损坏。也可设置泄压电磁阀。在巡检状态下，泵启动，打开电磁阀泄压。巡检启泵工作时间也可延长。
4 PLC技术在电气自动化中的发展前景
4.1 可靠性与抗干扰性得到了提升
PLC控制系统在运算或控制时，如果电气自动化生产环境条件过于恶劣或现场电磁干扰突出强烈，会有可能造成产生偏差管理现象，并导致某些重要生产环节出现错误，工业生产的秩序化开展会无法得到保证。因此，PLC未来发展的科学方向就要有效地提升其系统的可靠性与抗干扰性，我们不仅应切实提升系统在恶劣环境及电磁信号密集环境的抗干扰能力，同时还应强化重视设计环节、安装及使用进程，尽量使各类容易对系统产生负面影响的不良因素减少滋生。
4.2 PLC系统的网络化与数字化
随着电气自动化控制系统中DCS技术应用、研发水平的日益成熟，其可提升的空间越来越有限，后续的发展力量体现出后劲不足的停滞状态，而PLC技术的产生与科学发展，能很好地与DCS技术进行充分地融合，PLC和DCS互相吸收了彼此的优势特点，并逐步合理同化，创新发展成为一种全新的Fes控制系统该系统，该系统不仅保留了原有系统的丰富特性，而且还实现了工业生产自动化技术的全面发展，令系统内数字化、自动化、智能化的控制实现了进一步综合与强化的应用，未来该系统技术还会继续拓宽共在火电厂工业生产中的广泛应用，并进行不断的完善与更新。
参考文献
[1]刘松林.可编程逻辑控制器的结构原理及其故障维修要素[J].现代企业教育，2011（16）.
[2]刘伟光.PLC在电气自动化系统中的应用与发展[J].黑龙江科技信息，2011（19）.
[3]王飞雪.可编程逻辑控制器（PLC）的发展趋势与应用[J].科技创新导报，2010（30）.
[4]许立梓，程良伦．工业控制机及其网络控制系统[M]．北京：机械工业出版社，2005.
1 PLC的工作原理概述
第一个步骤，输入采样。在这个步骤当中，可编程控制器读取采样数据主要通过扫描的方式，然后利用输入I/O输出映像区中所对应的单元对这些数据进行存储。在数据采样被输入之后，继续执行输出刷新操作对转入用户程序。在这个阶段中，即使输入的数据状态发生了变化，输入I/O输出映像区中的处理单元所接收的数据也不会被改变。所以，如果以脉冲信号的形式输入，要求该信号所具有的宽度要比一个扫描周期大。只有这样，才能确保输入的数据信息在任何情况下都会被读入。
第二个步骤，程序执行。在用户程序执行的过程中，可编程控制器对用户程序进行扫描的执行顺序总是自上而下，在扫描的过程中，其运算按照固定的顺序和路线进行，其中，扫描顺序也是由左至右，由上至下，而扫描线路则是由用户程序的各个触电构成。进而得出运算结果，并根据该结果来对逻辑线圈在存储区中的状态或者输入I/O输出映像中的状态来完成刷新操作，进而确定是否执行用户程序中的处理指令。
第三个步骤，系统输出刷新。在这一阶段所要完成的操作是可编程控制器在执行完用户程序之后的刷新。在刷新过程中，系统的中央处理器会根据输入I/O输出映像中相应的状态和前一阶段输入的数据来进行锁存电路，再完成对其他外设的驱动。这一过程中的输出，才是可编程控制器真正要完成的任务。
2 PLC的特点
2.1 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。
2.2 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
2.3 能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。
3 PLC的应用
3.1 在传统机床系统中的应用
传统机床一般利用电气控制模式，利用继电器——接触器系统，极易导致线路老化、触头电弧、触头接触不良等的发生。另外，由于传统机床的设备具有能耗大、效率低、故障率高、维修难度大等特点。以上这些因素都阻碍工厂电气自动化的实现。为此，通过研究和实践，在生产中可用PLC控制对机床的电气部分进行软件和硬件的改造，以提高其自动化的程度。利用PLC系统进行编程控制，实现实时控制，运行状态监控等功能，这样，不仅提高了系统运行的稳定性和效率，而且还降低了日常维护成本节约了能源。从而实现机床设备从传统的电气控制向逻辑控制和数字控制的转变。PLC研究被广泛地应用于传统机床改造中。从传统的液压和气动系统转化为PLC模块化的模式，机床的控制系统的稳定性得到了保证，而且机床的机械结构也被大大的简化了，从而大大提高了加工精度和生产效率，由于PLC技术的控制系统的改动和操作都非常方便，把PLC技术应用于传统机床，电气控制模式触点寿命低、故障率高和生产效率低的缺点得到了有效地克服，而且可靠性高、应用方便、稳态精度高、便于监控及易于排除故障等优点也得到了有效发挥。
3.2 PLC在消防系统中的应用
由于PLC可编程序控制器可在不改变消防泵控制功能的前提下，有效避免因人为管理疏漏带来的设备故障隐患，应用被广泛地应用于消防水泵中。消防水泵是消防系统中属于重要的消防设备之一。PLC在消防水泵中的应用最重要的就是设定泵组的启动时间，通过巡检转换开关进行控制。消防泵在自动状态下，转换开关转到巡检状态，若无消防用水需求，第1台泵自动启动5—3Omin(启动时间根据设备确定)，运行1Omin后，停机待命90天(停机时间可调)，待命期间如果没有消防用水，则第二台泵启动5—30min，停机待命90天(停机时间可调)，如此周而复始地循环，巡检周期从数小时到数百小时之间可任意选择。泵组电源控制柜设有超压保护装置。泵组出口处应设置超压排流阀，以防止水泵启动超压对管网造成损坏。也可设置泄压电磁阀。在巡检状态下，泵启动，打开电磁阀泄压。巡检启泵工作时间也可延长。
4 PLC技术在电气自动化中的发展前景
4.1 可靠性与抗干扰性得到了提升
PLC控制系统在运算或控制时，如果电气自动化生产环境条件过于恶劣或现场电磁干扰突出强烈，会有可能造成产生偏差管理现象，并导致某些重要生产环节出现错误，工业生产的秩序化开展会无法得到保证。因此，PLC未来发展的科学方向就要有效地提升其系统的可靠性与抗干扰性，我们不仅应切实提升系统在恶劣环境及电磁信号密集环境的抗干扰能力，同时还应强化重视设计环节、安装及使用进程，尽量使各类容易对系统产生负面影响的不良因素减少滋生。
4.2 PLC系统的网络化与数字化
随着电气自动化控制系统中DCS技术应用、研发水平的日益成熟，其可提升的空间越来越有限，后续的发展力量体现出后劲不足的停滞状态，而PLC技术的产生与科学发展，能很好地与DCS技术进行充分地融合，PLC和DCS互相吸收了彼此的优势特点，并逐步合理同化，创新发展成为一种全新的Fes控制系统该系统，该系统不仅保留了原有系统的丰富特性，而且还实现了工业生产自动化技术的全面发展，令系统内数字化、自动化、智能化的控制实现了进一步综合与强化的应用，未来该系统技术还会继续拓宽共在火电厂工业生产中的广泛应用，并进行不断的完善与更新。
参考文献
[1]刘松林.可编程逻辑控制器的结构原理及其故障维修要素[J].现代企业教育，2011（16）.
[2]刘伟光.PLC在电气自动化系统中的应用与发展[J].黑龙江科技信息，2011（19）.
[3]王飞雪.可编程逻辑控制器（PLC）的发展趋势与应用[J].科技创新导报，2010（30）.
[4]许立梓，程良伦．工业控制机及其网络控制系统[M]．北京：机械工业出版社，2005.
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