在电气自动化控制中PLC的运用探讨

在电气自动化控制中PLC的运用探讨

宋滨 ,楚亚杰

宝武集团新疆八一钢铁有限公司

摘要：PLC是各领域提升自动化控制水平的关键技术，为有效应用PLC技术，开发电气自动化控制系统，有效提升生产与管理的整体效益。通过研究可知，PLC技术的运动控制、数据采集、模拟量控制等功能可以拓展电气自动化控制系统的应用场景，应结合电气自动化控制系统的实际需求，将PLC融入系统的功能设计中，使系统能够安全、稳定运行，促进电气自动化控制系统的智能化发展。

关键词：PLC技术；电气自动化；控制系统；应用

1开关量控制

电气自动化控制系统中，PLC的开关量控制尤为灵活，可控制的输入、输出点数最高可达几万点，并且由于该系统具有联网通信功能，所以点数规模不受限制。PLC控制系统开关量的主要逻辑程序较多，包括组合程序、即时程序、延时程序、随机控制程序等。另外，PLC的本质是可编程控制器，所以自动化系统的硬件结构、软件程序、功能模块设计非常灵活，可结合实际情况，编写多套、多组程序，满足不同领域的生产需求。比如在工业领域，PLC可针对工业生产的实际工况、生产状态设计自动化系统的控制程序。

2模拟量控制

PLC同样可用于自动化系统内模拟量的控制，包括系统的电压、电流、温度、压力或其他物理量。PLC可作为“控制型电子装置”，控制系统模拟量。模拟量控制过程中，PLC技术可自动配置转换模拟量、数字量的特殊I/O单元，即A/D、D/A单元。A/D单元能够将自动化系统外电路模拟量转换成数字量，输入PLC控制程序后，使其应用D/A单元转化数字量，成为模拟量后再次输送给外电路。A/D、D/A单元属于较为特殊的I/O单元，具有交换信息、灵活转换系统电路模拟量的作用，能够协助系统抗干扰、隔离内外电路。A/D单元中的A表示模拟量控制中的电流、电压、温度。D/A单元中的A一般表示电压和电流。电气自动化控制系统中，PLC的A/D、D/A单元对电压、电流的控制范围包括0~5V、0~10V、4mA~20mA，可以多路控制系统模拟量。一些中型、大型PLC在基础转换的前提下，还能够对模拟量展开浮点运算、下达PID指令，控制模拟量偏差。PLC控制模拟量时，同样可联合应用A/D、D/A的组合单元以及PID、模糊控制算法确保系统内模拟量的控制效果。

3网络通信控制

PLC具有较强的联网、通信功能，能够适应自动化系统中的新联网结构，使其和个人计算机实现通信。随后由个人计算机设备参与系统编程、管理控制，扩大PLC的使用场景。不仅如此，PLC可以对多台计算机进行控制，最多可达32台，自动化系统借助PLC和计算机系统连接后，可以更灵活、全面地管理PLC程序。也可以将PLC和2台计算机系统连接，使其在通信过程中及时交换信息，便于电气自动化控制系统对设备的监控和管理。基于PLC的联网通信功能，PLC自动化系统能够和智能仪器、变频器等执行装置、网络通信系统、系统数据库进行通信数据交换，使自动化系统具有“远程控制”功能，能够在10km以上的范围内形成局部网络PLC，连接更多高端计算机、智能设备和PLC网络，满足电气自动化控制系统运行期间的通信、信息交换需求。比如，在工业生产领域、电气控制领域，PLC的网络和通信功能可以应用在该领域的电气自动化控制系统中，开发计算机集成制造系统、智能工厂、智能化电气控制系统，让自动化控制从点到线再到面（Aero），从单一的设备控制到生产线、管理控制。

4运动控制

PLC在自动化系统中的运动控制优势非常明显。一方面，PLC可高频率地接收“计数脉冲”，或是多路接收频率为1kHz~90kHz的脉冲。在此基础上，自动化系统可凭借PLC对脉冲的接收、输出功能及其数据处理、运算的能力，控制机械设备，同时配合各类传感器、脉冲伺服设备，拓展系统对各类设备的控制范围[7]。另一方面，高、中档的PLC装置能够协助自动化系统开发NC单元、运动单元，使系统对某一设备进行点位控制。在运动单元的支持下，自动化系统可利用PLC装置的曲线插补功能，控制设备曲线运动。因此，随着自动化系统应用场景的增多，相关企业可基于PLC技术，配置NC单元、运动单元，在控制数字量、模拟量的基础上，重新开发编程语言，对设备机械进行数字控制、曲线控制。PLC机械能在运动控制时，监控设备的不同部件，评估自动化系统以及各类机械设备的运行状态、运动轨迹。在此期间，PLC可以按照设备运行参数的变化，掌握设备状态，集成处理设备，管理设备损耗，发现设备部件受损、设备故障后快速定位，及时更新、处理设备部件。本文以PLC电气自动化系统为例。PLC技术的应用有利于提升电气设备、系统的运行效率。比如在对电气设备进行运动控制时，PLC控制器可控制电气设备的曲线运动、直线运动。采集设备运行数据时，可通过电子扫描自上而下地扫描电气设备，记录电气设备数据、运行状态。将相关数据存储到系统I/O映像的对应单元后，由系统输出执行指令，分析RAM存储区域内设备的实际情况。另外，由于PLC技术可应用在伺服电机、驱动步进电机中，所以电气自动化控制系统可利用PLC的运动控制功能，开发机械制造、机器人运动控制系统。

5数据采集

电气自动化控制系统中，PLC技术能够在系统的现场控制中提供数据采集服务。即应用PLC采集现场模拟量，并在触摸屏的支持下远程操控系统程序，实时监测设备相关数据，调整设备参数，以电气自动化控制系统为例。在电气自动化控制系统中，PLC技术可通过矢量、闭环控制，满足系统监测电气设备、电气系统的需求，同时通过PLC冗余控制器、PLC冗余系统，控制高危险性的电气设备，监测该类设备的运行状态，定期向用户提供预警信息。开发电子自动化系统时，PLC技术可应用于副斜井提升机电控系统内，构建双PLC系统，分别提供PLC主控服务、PLC电子监控服务，用双线控制的技术模式维护电控系统安全运行，实现电气系统的数字监测、自动化通信管理。将PLC冗余技术应用于自动化电气控制系统时，PLC作为可编程控制器，能够对系统内的软件、硬件进行冗余控制，监控管理系统。同时以系统上位机为核心，分别控制系统信号系统、变频器、PLC系统控制器，打造集成化的PLC电气自动化控制系统。比如，在电气生产中，PLC电气自动化系统能够维护电气生产中副斜井提升机的可靠性，即在I/O端口，精确下达电控指令，自动控制提升机的“上升启动”“动力制动”操作，同时监测提升机运行速度，发现超速后预警、显示超速信息，并进行自动化调速。技术原理是PLC会接收系统发送的脉冲信号，然后使两段电阻连接主电路，让提升机自动减速，减速后爬行。PLC技术可减少减速控制指令对提升机造成的冲击，提升电控系统自动化控制水平，降低设备故障率，增强系统控制模块的灵活性、可靠性。

参考文献

[1]何梦倩.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].电子测试, 2021(14):3.

[2]王磊,贺想容.PLC技术在电气工程自动化控制中的应用解析[J].中国科技期刊数据库 工业A, 2021(8):2.

[3]王骁.PLC技术在电气工程自动化控制中的应用[J].电子测试, 2021.

[4]庄蓉蓉.PLC技术在电气工程自动化控制中的应用研析[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术, 2022(7):4.