PLC自动控制技术的应用

PLC自动控制技术的应用

苗高昂 ,李超 ,毛泽政 ,张学飞 ,杨杰

北方自动控制技术研究所 山西太原 030006

摘要：电气设备自动化控制是由多个学科领域共同综合而成的，能够实现设备的自动化控制，弥补人工操作带来的不足。随着自动化控制技术的优化，PLC技术的出现和应用推动了整体的变革。只有将其应用在电气设备中，才能够全面地实现智能化电气设备的控制，提升设备运行的效率和安全度，强化内部的精准性和有效性。所以需要对PLC技术的应用情况进行分析，在掌握技术要点基础上为自动化控制系统提供帮助。

关键词：自动化控制；PLC；技术分析

前言：PLC技术是当前广泛应用于工业生产中的数字运算控制模式，其能够有效提高电气设备的自动化水平，使其在复杂构件的生产过程中更为精准地执行加工程序，从而可以全面提高加工质量，并进一步节约企业生产成本。

1.PLC技术概况

1.1PLC技术的基本原理

中央处理器、存储器以及电源共同组成了PLC的关键部分。中央处理器主要是接收数据和处理数据。系统程序储存器，它具备良好的储存条件，在实践的阶段中，能够帮助用户掌握实时的储存信息，对于电源主要负责来说，PLC在平时的开启及关闭的过程中，都能够对各种功能进行控制在系统运行环节都是采用扫描的方式进行数据处理，一般情况下处于通电的条件下，可以通过用户程序对相应的数据进行扫描，然后按照指令的标准进行操作，在循环的过程中它涉及了以下几个环节：（1）能够实现公共处理。PLC技术通过功能作用能够对数据复位查找，全面了解存储情况和外部设备的分布情况。倘若在此过程中出现了异常数据，可能会使电路出现严重的显示故障，因此要做好基础性的分析。（2）执行用户程序环节。首先要获取寄存器的各项数据内容，做好有效的解释工作，并按照指令全面推进。（3）计算扫描周期环节。如果能够在预定的范围内进行扫描周期的控制，还要结合数据展开有效的扫描工作。如果不能够进行马上扫描，需要设定一定的周期扫描时间，按照流程要求进行工作。（4）刷新i/o环节。在刷新阶段通过输入相关的基本参数，就能够对储存器的基本情况进行全面了解。

1.2PLC技术的基本特征

（1）PLC技术的抗干扰能力较强，能够提高设备的使用性能，使其能够达到最佳的状态，在一定的程度上提高了控制系统的稳定性以及可靠性。一般情况下电气设备运行周期很长，会出现各种故障问题，特别是在相关开关装置已经执行设备系统当中会出现不同状态的细小故障，使得事故概率的发生增加，导致系统出现干扰以及运转困难的情况。但是PLC技术的应用能够有效的规避这种问题的出现，提高了设备的抗干扰能力。（2）适应力很强。随着该技术的不断发展技术的不断成熟，PLC的产品可以对不同设备的性能进行检测，能够达到系统的管理需求，其中涉及i/o模块。通过功能模块化的特征，能够实现系统的不同控制需求，并且按照严格的要求做出组合。（3）PLC技术可以简化程序设计的内容，相比较传统的复杂程序相关人员可以消耗更少的时间进行处理。PLC技术支持下的程序设计能够保证编程语言的稳定性，通常会使用梯形图，进而达到更好的效果，确保继电器的控制原理符合相关规范。（4）PLC技术使用的模块化结构，在一定的程度上能够实现自由组合，可以满足自动转换连接的标准，在自动控制系统当中，利用系统与i/o模块进行结合，能够发挥功能作用实现有效控制，，全面提升了该项技术的可靠性和稳定性。

2．PLC自动控制技术的系统架构

2.1系统整体架构

PLC自动控制系统的整体架构可以采用“模块化程序”进行表述，进而清晰反映其主系统与各个子系统之间的逻辑关联与运行流程。具体而言，可以将PLC控制系统分为可编程控制模块、模拟量输入模块以及数字量输入/输出模块。

（1）数字量输入模块负责监控设备运行期间的电路数字信息号，并在完整记录之后传输到上一层级当中，从而对数据展开进一步整理分析；数字量输出模块则根据通信协议对各类数据信号进行传输，将其精准传送至各个系统模块，实现设备与用户之间的人际交互功能。（2）模拟量输入模块位于整个系统的最前端位置，主要由前端传感器设备构成。其不仅可以将设备物理参数转化为电子信号形式，还可以嵌入EM235（伺服电源）或EM231（变频器）子模块，按照PLC可编程控制模块的程序设定对设备进行操控。（3）可编程控制模块在工作过程中可以准确识别不同的信号属性，并按照人工设定的初始程序对不同来源的数据信号展开计算处理，将计算后的结果通过数字输出模块分别发送到对应的子模块当中，并实现对开关阀电路和其他运行参数的控制。

2.2硬件结构设计

PLC自动控制系统的硬件结构核心是主机设备，其主要功能在于对可编程控制模块的输出信号和设备运行期间的动态信息进行集中处理，随后借助以太网和不同属性的总线来对数据信号进行传输。这一过程中，为了避免主机CPU与PLC程序之间发生相互干扰，需要对I/O接口端进行光电隔离处理，以确保系统的运行结构更加精简，并能够准确对设备进行控制。整体结构如图1所示。

图1PLC自动控制系统的硬件结构

从图1可以看出，硬件系统中设有若干接口，在日常运行状态下主要负责对设备运行数据的传输以及共享。并在经过CPU与存储器的集中处理之后，通过以太网、串行接口来进一步将数据资源传送至互联网与远程扩展I/O模块当中，以此将工业计算机与PLC自动控制系统联系起来，从而共同负责对PLC可编程控制模块的业务开发或操作控制。

3.PLC技术在机电自动化控制系统中的应用

3.1开关量控制

PLC技术在开关量逻辑控制领域的应用非常广泛，在控制系统中将可编程存储器作为软件型虚拟继电器，以时间、组合、计数、实时、延时、随机等逻辑实现开关量控制。近年来随着PLC技术的不断成熟，结合互联网技术可大幅拓展开关量进出点的控制范围，还可以任务树状图的形式完成仿真模拟设计和系统运行检测。PLC软件程序编写简单，具有软触点多、可靠性强的优势，非常符合工业生产线中多工况、多变化的开关量控制需求。设计人员可根据冶金、机械、轻工、化工、纺织等行业的生产需求，编写多套或多组控制程序，在优化机电自动化控制系统性能的农业工程与装备同时，简化设备的结构和线路，有效提高开关量的自动化控制水平。

3.2顺序控制

顺序控制是设备各执行机构在生产过程中按照预先设定的工艺顺序、转换条件，实现生产过程的自动化控制。对于生产设备的机电自动化控制系统而言，受控设备某一环节生产动作的执行取决于控制系统对上一步骤完成信号的接收，因此每个步骤之间必须保持高度关联，即便出现操作失误或者信号元件故障，也不会影响设备的操作顺序。功能表图(状态转移图)是描述控制系统控制过程、功能、特性的重要工具，也是一种通用的技术语言，由连接条件、转换条件、操作指令等组成。应用PLC程序完成功能表图的绘制，可使控制系统以步进式的顺序控制电路和发出操作指令，提升各个生产环节衔接的稳定性。

3.3闭环控制

传统的机电设备自动化程度不高，大多采用手动方式启停，不但会影响设备运行的安全性和可靠性，而且容易引发故障，将PLC技术应用于闭环控制可以有效解决以上问题。闭环控制可分为单闭环控制和多闭环控制，包含了智能控制、电机调速、循环控制多种形式，闭环控制中变量信息的采集和处理尤为关键，因此一般通过应用PLC技术构建多个单闭环控制系统实现设备的同步控制。

4.结束语：

综上所述，在自动化控制系统中通过PLC技术的有效应用，能够全面的提高自动化控制系统的整体效果。充分结合先进科学技术的优势，进一步拓展PLC技术在机电自动化控制系统中的应用场景，对于推动我国工业的自动化、智能化发展有重要意义。

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