嵌入式PLC在电气自动化中的应用实践

嵌入式 PLC在电气自动化中的应用实践

李春宇 黑龙江东城建筑设计有限公司 黑龙江省 154600

摘要：PLC技术是一种可编程控制器计算机技术，有效弥补传统电气工程自动化控制中的缺点。该技术有利于提高电气自动化控制技术的质量与水平，保障设备运行的安全。PLC技术特征有使用方便，编程简单、功能强，性价比高、可靠性高，抗干扰能力强。水厂自动加药装置是PLC技术的有效运用，可实现对游动电位信号、浊度仪、流量计等仪表的动态测量显示，实现了对加药系统的实时控制，为城市水处理的加药自动控制系统提供具备一定实际意义的的参考价值。

关键词：嵌入式、PLC、电气自动化、应用、实践

1PLC技术

1.1概述PLC技术

PLC全称是可编程逻辑控制器，是一类利用可编程的存储器发出一系列面向用户的指令，如执行逻辑运算、内部存储程序、定时、顺序控制、计数与算术操作等指令，利用数字或模拟式输入/输出指令自动控制各种类型的机械或生产过程的技术。

1.2优势

PLC不仅有效利用了微处理器的优点，考虑到了现场电气操作维修人员的技能与习惯，还克服了继电接触控制系统中的机械触点的可靠性低、接线复杂、通用性、功耗高、灵活性差的缺点。PLC指令形式是以继电器梯形图为基础，使用户程序编制直观、形象、方便易学；用户只需按说明书的提示，在购到所需的PLC后，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地应用将PLC于生产实践。

1.3技术特征

1.3.1使用方便，编程简单

PLC使用方便，程序较为简单。PLC无需复杂的计算机知识，通过简明的逻辑图、梯形图或语句表等编程语言，使得操作者操作更加方便。此外，该系统现场调试容易，过程开发周期短。另外，PLC可以变化控制方案不需要拆动硬件，可在线修改程序。

1.3.2功能强，性价比高

一台小型PLC具备的功能较为强大，内含成百上千个可供用户使用的编程元件，可以完成很高复杂性的控制功能。与继电器系统的相同功能比较，PLC具有很高的性能价格比。PLC可以集中管理，利用联网通信实现分散控制。

1.3.3可靠性高，抗干扰能力强

PLC具备较强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，有强烈干扰的工业生产现场可以直接使用PLC。目前，PLC已被公认为最可靠的工业控制设备之一。

2嵌入式PLC的发展及存在问题

由于软PLC具有兼容性好、通用性强、性价比高、易于与网络连接以及编程方便等优点，因此，在世界的发展中，关于软PLC的研究越来越广泛。在当前的国际PLC研究中，已经有部分国家出现较为成熟，且影响力较大的产品，然而就我国当前的情况来看，关于具有自主版权的PLC产品仍然在自主研发中。

相对于传统的PLC，软PLC技术成本比较低，灵敏度比较高，自动化程度比较高。它简化了工厂自动化的架构，并在同一个硬件平台上集成了所有控制，通信，人机界面和各种特定应用。此外，尽管其能够有效缩短系统投入市场的时间，降低系统投资成本，提高从工厂底部到企业办公自动化的数据和信息的流动效率。但在实际的应用过程中，软PLC技术同样存在一些问题。因此，笔者就当前软PLC中存在的问题进行以下方面分析，具体如下：

（1）软PLC是首选的操作系统，但它不是一个硬实时操作系统，所以软PLC不如系统的实时性能好；

（2）PLC的可靠性无与伦比，停机时间最少，结构更加坚固，比PC机更适合工业环境应用。与软PLC相比，PLC有其自身的控制优势，但是，随着控制越来越复杂，基于PLC和PLC的软PLC之间的界限越来越模糊，在未来的PLC发展中，无论是如何发展，其下一代PLC同样也会存在现今IPC的一些特点。

3嵌入式PLC在电气自动化中的实践应用

嵌入式PLC电气自动化应用现状。嵌入式PLC刚开始被应用到生产中时，工业生产自动化体系已经基本上建设完成，因此基于嵌入式PLC对自动化系统中的开关量进行控制，显著改善了工作速度，然而也会导致使用效能降低。例如，将嵌入式PLC运用到冶金自动化生产过程中，在使用控制系统模拟数据方面，嵌入式PLC处理水平不高，同时监控与通信水平也不理想，因此不能够很好地适应大规模且复杂环境使用需求。为了满足社会快速发展下的应用需求，工业生产也必须要紧随社会潮流加强自身的改革与发展，利用不断发展的新技术,促进工业生产节能水平的不断提升，在现代生产制造持续发展中，无时无刻不在消耗大量的能源，使得许多国家都出现了能源紧张的问题，不管是国家层面，还是各个产业领域都在不断探索节约能源使用的方法和技术。在这样的大环境下，嵌入式PLC控制系统也应当要积极进行创新与改革，很好地满足现代工业生产需求，加强对现有嵌入式PLC的优化，进一步提高控制效果，并在提高工业生产质量与效率上发挥重要的作用。现阶段，嵌入式PLC技术已经获得了快速发展，基本能够满足各种生产活动控制要求。目前嵌入式PLC控制系统，一方面能够完成所有生产活动的控制，另一方面也能够针对整个生产活动中的某个动作进行单独控制。

电气自动化中嵌入式PLC应用需要注意的问题：（1）提高稳定性。嵌入式PLC对工作环境温度要求较高，需要处于0～55℃温度范围内，所以在进行电气自动化控制系统布局规划时，应当要保证嵌入式PLC原理散热部件，同时保证工作区间内通风良好。此外，为了确保嵌入式PLC保持良好的绝缘性，还需要确保嵌入式PLC的工作环境湿度处于85%以下。在实际运用过程中，为了进一步提高嵌入式PLC的稳定性，其安装位置还要尽可能增加与振动源的距离。同时，避免出现8～61Hz的频率，保证嵌入式PLC在运行中能够保持稳定。所以，在实际将嵌入式PLC应用到电气自动化中时，将嵌入式PLC自身的温度换算为函数，紧接着将热电偶毫伏信号的AD值转化为温度值，从而使得嵌入式PLC能够很好地满足各种控温环境使用需求。关于PID调节，能够使得温度控制精度达到±1℃，并保证在长久使用中嵌入式PLC都能够保持良好的稳定性。（2）提升抗干扰性能。PLC属于二次开发，是基于已设计好的嵌入式系统上进行的二次编程，当生产环境较为恶劣与复杂，或者，所处环境中有较强的电磁干扰，这些都会影响到嵌入式PLC的工作性能，导致嵌入式PLC在工作过程中出现运算错误的现象，进而使正常生产活动受阻。所以，在将嵌入式PLC应用到电气自动化中时，必须要不断强化嵌入式PLC的抗干扰性能，确保嵌入式PLC能够长久稳定工作。（3）拓展应用范围。嵌入式PLC使用人员的专业水平不高，许多开发人员的技术能力远达不到PLC工程师的专业水平。此外，嵌入式PLC的开发单位一般为应用开发商；与普通PLC相比较，嵌入式PLC对应用环境有一定的要求，从而造成嵌入式PLC的通用性不高，实际应用辐射范围较窄。所以，在将来嵌入式PLC发展中还需要不断提高应用范围。

结束语：我国的工业飞速发展，由于工业生产对控制系统的需要，PLC系统随之从国外引进并改造，其解决了我国工业对控制系统的需求短缺问题。PLC最先是在美国出现，它是为了改善工业中继电器存在的缺点而面世，但是在PLC控制系统刚出现的时候，那时的性能还比较单一。随着现代科学技术的进步与优化，PLC控制系统已经成为现代智能工业的核心，它的功能完全足够满足现代化工业的生产与发展。

参考文献：

[1]朱文玉.关于电气自动化控制中人工智能技术的应用方向[J].科技创新与应用，2017，(10):169.