PLC电路在工业电气自动化系统中的运用

PLC电路在工业电气自动化系统中的运用

阚积花

烟台富士康科技集团 山东烟台 264000

摘要：在国家经济体系中，工业占据十分重要的地位。而PLC 也加快了工业电气自动化前进的脚步，基于PLC 的一些优势，许多相关企业实现了经济效益和社会效益同步发展。但是要想使企业更长远的发展，相关技术人员还要加大对电气自动化技术的研究，从而提高工业生产效率实现利益最大化。基于此，本文主要探讨了PLC电路在工业电气自动化系统中的运用。

关键词：工业行业；电气自动化系统；PLC 电路；实际应用

中图分类号：TM76 文献标识码：A

引言

通过最近几十年的发展，国内自动化系统的电气自动化控制工作发展迅猛，并达成了优异的成果。根据当前的发展趋势来看，PLC技术必将更加成熟完善，必然在电气系统中有更加广泛的应用，进而提高企业的生产效率和生产质量，减少生产成本和人工的工作量，提高企业的经济效益，增强企业的核心竞争力，而这些对于整个行业的发展甚至社会经济的发展都有巨大的促进作用。

1 PLC 电路的工作原理

PLC是以自动控制技术、微计算机技术、和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置。PLC由CPU运算和控制中心、存储器、输入/输出接口、编程器组成。采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。PLC的型号更新换代很快，现在PLC扫描周期一般小于200ms，小型PLC的扫描周期可以到十几毫秒。所以，PLC的滞后现象并不明显。

2技术优势

严格意义上来讲，PLC自控体系可以轻松地实现各种复杂的运行流程，有较高的灵活性，因此在适用范围体现方面明显比其他控制体系强得多。PLC在控制系统中的重要性主要体现在几个方面：

第一：用于开关量的控制，PLC的开关量可以扩展到几百点甚至几千点，所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的、即时的、延时的、不需计数的、需要计数的、固定顺序的、随机工作的等等，都可进行。基于开关量控制的实例是非常多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。

第二：用于模拟量控制，主要是用于对于电压、电流、温度、压力等连续变化的模拟量进行测量。PLC需要配置特殊的I/O单元即A/D、D/A单元来完成模拟量与数字量的转换。在此基础上，并可用PID或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。

第三：运动控制，PLC可以接收和发送脉冲，频率可高达几k到几十k赫兹加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置，则完全可以实现各种运动控制。

第四：数据采集，PLC的DM区可以储存大量数据，并且输出到相应的设备。

第五：用于联网、通信，PLC与各种智能设备或者PC都可以通过网路链接进行数据交互，可以方便、快捷、稳定的构建自动化控制系统的架构。联网、通讯，正适应了当今计算机集成制造系统（CIMS）及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点（Point）、到线（（Line）再到面（Aero），使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体，进而可创造更高的效益。

第六：用于信号监控，对一个复杂的控制系统，特别是自动控制系统，监控以至进一步能自诊断是非常必要的，它可减少系统的故障，出了故障也好查找，可提高累计平均无故障运行时间，降低故障修复时间，提高系统的可靠性。

3 PLC 电路在工业电气自动化中的使用措施

3.1 PLC 在数控机床系统中的使用

近几年来，数控技术在工业生产的机械加工中得到了广泛的应用。这种技术实现的基础支撑技术就是PLC，而点位控制系统、连续控制系统以及直线控制系统通常被作为数控技术中比较常用的三种控制方式。机械制造业中的数控机床对零件轮廓的跟踪用到的就是点位控制系统。目前数控系统中的PLC 技术，主要应用于单板机控制装置和全功能数控装置中，但是这两种控制系统的使用功能有很多相似之处，并且应用范围也有很大不同。其中全功能数控装置比单板机控制装置的功能较强一些，它的加工孔、板、管使用起来很方便，唯一不足的就是造价比较高。

PLC在数控机床起控制作用

（1）、操作面板的控制。操作面板分为系统操作面板和机床操作面板。系统操作面板的控制信号先是进入NC，然后由NC送到PLC，控制数控机床的运行。机床操作面板控制信号，直接进入PLC，控制机床的运行。

（2）、机床外部开关输入信号。将机床侧的开关信号输入到送入PLC，进行逻辑运算。这些开关信号，包括很多检测元件信号(如：行程开关、接近开关、模式选择开关等等)

（3）、输出信号控制：PLC输出信号经外围控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。

（4）、功能实现。系统送出T指令给PLC，经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与主轴刀号进行比较。如果不符，发出换刀指令，刀具换刀，换刀完成后，系统发出完成信号。

（5）、M功能实现。系统送出M指令给PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。M指令完成，系统发出完成信号

通过PLC控制产生的故障比较少，工作效率较高，维修的费用比较少，整体的生产成本也可以得到有效地控制。在这个时期，通过对于成本的调控可以显著增强自身的竞争能力，借助PLC信号监控功能也可以实现自检，能够及时地明确机床中存在的各种不足之处。能够给自动化建设提供保障，最主要的就是可以延长机床的使用寿命^[3]。

3.2 PLC 在中央空调中使用

如今人们在生活和生产过程中，中央空调系统得到了广泛的使用，大部分工厂在生产电子设备的时候，需要控制好室内的温度，因此大部分的电子设备厂会选择借助中央空调实现对于温度的控制。如今我国的中央空调存在多种的制冷方法，其中包括电气控制、直接数字和可编程控制器PLC 系统，通过比较能够看出，可编程控制器PLC 系统有着较高的智能化水平，而且抗干扰能力较强。在进行生产的时候，对于具体的机构没有限定和要求，因此可以广泛地使用这种技术措施^[4]。

3.3 PLC 在数控系统中的应用

4 PLC 技术在化工装置电气自动化控制中的实践应用分析

4.1 化工工艺生产

PLC 技术在化工工艺生产实践过程中，主要以PLC 技术为核心要点，严格按照PLC 技术要求及优势，以确保化工工艺生产实践效果得以达到预期。使用期间，应该优选选择高性能的元件设施，针对数据信息问题进行研究与分析，促使化工工艺的电气自动化控制效果实现目标要求。举例而言，将PLC 技术与输出设备进行协调结合，基本上可以实现对化工机电装置的控制管理要求。通过应用PLC 技术，基本上可以达到减少控制体系所占内存的目的。并且按照连续操控规范，独立完成各项工作任务，促使化工工艺电气自动化控制工作不断贯彻与落实，达到预期的作用效果^[5]。

4.2 实践应用流程

目前，多数化工生产实践都运用到了PLC 装置。其中，PLC 装置主要以集中化控制与就地控制方式为生产控制方式。重点针对电动机顺序问题以及逻辑控制问题进行操控设置，以确保生产质量得以满足。需要注意的是，实际生产过程中现场操作人员需要严格按照PLC 选型问题进行合理研究与分析。选型过程应该以操作主板中的路由处理器与集成电路为控制管理对象。与此同时，根据现场实际生产需要，针对编辑器接口模板功能进行替换处理，并严格确保微处理器的同步功能。除此之外，实现PLC 技术与输出设备进行协调结合，确保机电装置的控制管理要求得以达到预期。如此一来，PLC技术的应用优势基本上可以在化工生产实践中得到良好发挥，为化工生产质量与生产效率提供保障^[6]。

结束语

如今我国工业电气自动化发展速度持续增快，PLC 技术在工业电气自动化中进行使用，能够提高系统的稳定性和安全性，进而有效地保障生产效率，保证生产安全、高效的进行。PLC 在控制系统中的应用是PLC优于其他控制器的体现。本文研究了PLC 的基本原理和技术优势，分析了PLC 电路在工业电气自动化中的作用和价值，希望可以更好地保障工业生产，提高生产质量，优化生产流程，降低生产时间。

参考文献：

[1]电气自动化设备中PLC控制系统的应用[J]. 宋卓远. 科学技术创新. 2019(33)

[2]PLC技术在电气自动化控制中的应用[J]. 马卫超. 南方农机. 2019(23)

[3]化工装置电气自动化控制中PLC技术的应用[J]. 朱新恬. 化工设计通讯. 2020(01)

[4]PLC在电气自动化控制中的应用分析[J]. 史海威. 中外企业家. 2020(04)

[5]PLC在电气自动化控制中的应用探讨[J]. 谢长发. 工程技术研究. 2020(01)

[6]关于电气自动化工程中PLC的应用分析与发展探讨[J]. 刘光. 中外企业家. 2020(05)