摘要：PLC为一种工业控制器，主要以中央处理器为核心，并综合了自动控制技术和计算机，在电气自动化发展中发挥着重要的作用。本文在分析PLC结构与特征的基础上，介绍了PLC的基本原理，阐述了PLC在电气自动化中的应用。
关键词：PLC；电气自动化；应用
近年来，随着科学技术的发展，控制系统在各工业生产领域得到了进一步完善，尤其是可编程逻辑控制器（PLC）在工业自动化中的应用，使传统控制系统中存在的维修麻烦、耗材等弊端得到有效解决[1]。当前，随着PLC在自动化领域应用越来越广泛，采用PLC对电气设备实现自动控制后，适应于工业生产需求，并具有通迅设备和人机界面操作简单、可靠性增强、成本降低及维修简单等优点，在电气自动化中得到了进一步推广应用。
一、PLC结构与特征分析
可编程逻辑控制器（PLC）是一种具有微处理机的数字电子设备，专用于工业控制中。其硬件结构基本与微型计算机相同。其基本组成部分包括了电源模块、存储器及中央处理器（CPU）。其中，电源模块能够保障系统的正常运行，在整个系统中起着非常重要的作用；存储器主要分为用户程序存储器和系统程序存储器，即存放应用软件的存储器和存放系统软件的存储器。中央处理器（CPU）主要作用在于能对用户程序中是否存在错误语法进行诊断，并能随时检查存储器、I/O的状态。近年来，大型PLC还采用了双CPU构成冗余系统，使PLC的可靠性得到了进一步提高。这样以来，整个系统运行时不会受到个别CPU故障的影响。
PLC技术相对于传统控制系统来说具有很大的优势。主要体现在以下几个方面：一是编程简单。编程语言采用的是逻辑图、梯形图等，比较简明，有利于现场调试，并且系统开发周期较短；二是程序可实现在线修改，无需拆动硬件就可以改变控制方案；三是性能价格比高，功能较强，可实现较复杂的控制功能；四是通过通信联网，可实现集中管理和分散控制；五是抗干扰性和适应性强、方便维修。
二、PLC的技术原理
首先，输入采样。在输入采样这个步骤中，PLC主要通过扫描的方式读取采样数据，然后利用I/O映像区中所对应的单元存储这些读取的数据。在数据采样输入后，将继续对转入用户执行输出刷新操作。尽管在这个阶段中所输入的数据状态可能发生变化，I/O映像区中处理单元所接收的数据也不会发生改变。因此，如果输入数据时以脉冲信号的形式输入，要确保信号的宽度要大于扫描周期，才能保证在任何情况下都能读入所输入的数据信息[2]。
其次，程序执行。PLC在对用户程序进行扫描时，主要是以自上而下的顺序，并在扫描过程中按照路线和固定的顺序进行运算。而用户程序的各个触电会构成扫描线路，其扫描顺序遵循的是由上至下，由左至右。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆进而得出运算结果，并对I/O映像区中的状态或逻辑线圈在存储区中的状态根据该结果来完成刷新操作，以此来确定对于用户程序中的处理指令是否执行。
最后，系统输出刷新。PLC在此阶段完成的操作是用户程序执行完之后的刷新。系统的中央处理器会在刷新过程中根据前一阶段输入的数据或I/O映像中相应的状态进行锁存电路，最后完成对其他外设的驱动，而PLC真正要完成的任务是这一过程中的输出。
三、PLC在电气自动化应用中主要存在的问题
（一）操作人员的专业水平不高
PLC技术中应用了许多不同的技术，且多数技术在现代工业企业中都有广泛使用。此外，由于PLC技术是建立在计算机技术和网络技术上，具有一定的复杂性，因此在系统设计的过程中需要针对软硬件进行不同的设计，需要结合使用场所、行业需求来设计，这就对操作人员的知识面提出了较高的要求。在各供电企业中能够熟练使用PLC技术的人员较少，PLC编程虽然不难，但主要在实际应用和应用场所方面需要大量的经验。因此，在编程中需要准备相应的硬件设备进行联系，在检测程序时能够直观的反应程序与设备的运作情况，从而找出编程中的问题。
（二）抗干扰性较低
工作环境恶劣或是电磁干扰性强的地方都会对PLC系统的运作造成影响，使得控制出现故障，导致部分缓解出现问题，使得经济效益下降，无法保证供电的穩定性。因此，提升PLC技术的抗干扰性是其迫切需要解决的问题。一个全面的PLC系统，其采集信号、运算处理以及执行结构等功能的实现都与电子技术有密切的相关性。因此，PLC技术存在过度依赖电子技术的问题，而电子技术受到容易各方面因素的影响，稳定性有待提升。
四、PLC在数控系统中的应用
随着我国工业技术的发展，数控技术已经成为工业生产中一种不可缺少的技术，而数控技术的实现与PLC应用有着密切的关系。目前常见的数控系统主要有3种，即点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在工业生产中，数控系统主要用于机械加工，其中点位控制一般用于孔加工机床，如钻孔机床、镗孔机床等，其是为了在加工过程中实现由一个位置向另一个位置的精确移动，一般来说并不考虑加工物体的运动轨迹，移动过程中一般不进行加工。目前，数控系统的实现主要有2种方式，即全功能数控装置和单板机控制，这2种控制系统都应用了PLC，只不过在功能和应用范围上有很大的区别。全功能数控装置的功能非常完善，但是价格非常昂贵，对于一些企业来说这种装置的许多功能完全是多余的。为了满足一般企业的发展需要，市场上出现了基于PLC的单板机数据系统，其是为了解决传统单片机中长期存在的设计硬件电路、接口电路、驱动电路和抗干扰问题，不仅能根据生产需要调整机床功能，还能根据技术进步对机床功能进行升级，这一点满足了很多中小企业的发展需要，增加了企业经营管理的灵活性。
五、PLC在电气自动化中的发展趋势
伴随着科技的发展，全球工业计算机控制领域已经发生巨大变革，PLC几乎到处都有，对于PLC控制器的核心—控制软件来讲，开放式的编程组态工具软件以及开放式通信网络技术的突破，将PLC推向了更加开放的工业控制行业。
PLC控制系统在高端应用方面，将和工业PC控制系统相媲美，因为这两者在微处理器和内存芯片方面十分相似，将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱内，以方便用户的操作和使用，像顺序控制和过程控制将会采用功能化方式进行处理，其他类似运动控制等也能够共享到相同的控制结构体系中。
可以相信，PLC技术的发展继续沿着开放式控制系统的方向，尤其是基于工业PC的控制系统。为了更好的提供用户使用，PLC在人机界面方面要做的完美、通信设备要更加完备、现场总线通信能力要更加的成熟，这样才能更好地适应各种不同工业控制场合的需求。除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外，还要做到能够缩短系统投放到市场的周期，并能降低系统投资费用，提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等，这将是PLC未来发展不可抵挡的趋势。
参考文献
[1]范建忠，刘爱琴，吴延伟等.PLC在电气自动化中的应用现状与发展前景[J].科技资讯，2014，23（32）：84
[2]赖秋燕.电气自动化设备中PLC控制系统的应用分析[J].时代农机，2016，43（7）：28-29
论文作者:李政霖
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/5
标签：控制系统论文; 系统论文; 技术论文; 程序论文; 数据论文; 存储器论文; 功能论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;