摘要：PLC技术具有可靠性高、适应性强、编程简单、组态灵活等优点，在工业电气自动化控制中得到了广泛的应用。本文分析了PLC的技术原理，并对PLC在电气自动化控制中的应用进行了详细的介绍，以期能为有关需要提供参考。
关键词：PLC；电气自动化控制；应用
前言
随着我国社会经济的快速发展以及工业化的不断推进，电气自动化控制越来越受重视。传统的电气自动化控制具有很大的缺陷，消耗的资源较多，且质量无法得到保障。而PLC作为一种可靠性高、编程简单、功能完备的技术，在工业电气自动化控制中的应用能够有效克服传统电气自动化控制的缺陷。基于此，笔者进行了相关介绍。
1 PLC技术原理及工作过程
1.1 技术原理
PLC控制原理包括输人采样、用户程序执行、输出刷新。输人采样即运用PLC控制系统扫描获取数据信息，将数据存储至单元内，再转进用户程序，而后输出相关数据；用户程序执行时，PLC控制系统自上而下，从左至右对用户程序进行扫描，获取运算结果，根据结果刷新逻辑线圈状态，明确是否执行用户程序指令；输出阶段，通过CPU发出系统指令，根据I/O映像区状况，借助电路封锁实现外设驱动，控制电器系统。PLC技术结构组成见图1。
图1 PLC技术结构组成
1.2 工作过程
（1）数据的收集与数理。基于控制系统软件程序，在编好程序指令下下扫描输人区域，对输人区域运行状况进行分析，完成初始数据的收集与输人。
（2）处理特定功能。按照用户控制系统中已编好的程序指令，规则扫描运行现场，根据扫描后的现场运行状态发出相应指令，进行实时分析，开展逻辑预算。
（3）控制响应。将程序运行后的分析结果、逻辑运算结果传输至主机，主机将处理后的信息输出发送，对响应传达的相关设备进行控制，随后重复上述动作，每开始一遍即一个工作周期。
2 PLC应用技术在电气控制中出现的问题
2.1 控制出错
PLC应用技术在电气控制中出现控制错误，导致传输信号难以准确传输至PLC控制系统。
倘若打开现场电动阀设备时没有完全关闭或彻底闭合，数据收集处理容易出现故障，PLC不能接收准确、全面的数据信息，使整个控制系统出现运作错误，控制系统不能有序运转。
因日常使用中的机械运转拉扯、线路老化或各种自然因素破坏，输送信号线出现故障，控制系统出现运行错误。这种故障一旦发生，PLC系统便无法对数据进行传输、抽取、处理、加载与分析，PLC控制系统传输受阻，无法准确接收各执行指令。
接线、触点未能紧密接触，现场开关与变速器自身出现故障。常见问题有：接触点损坏、接线错误或接线不牢固，使现场信号难以有效存储数据信息，难以将数据信息准确传输至控制系统内部，使得数据信息收集处理受阻，系统难以开展信息査询，影响决策分析的准确性与数据传输的及时性。
2.2 执行错误
PLC技术应用于电气控制时，若执行动作出现错误，后续指令将无法准确执行。其原因在于：控制负载压力，电磁干扰复杂导致接触器接触不良，接触器故障，PLC动作指令不能传到至执行端，在应用控制系统时不能完全根据预期要求完成相应动作。
电动阀或开关出现故障，如电动阀松动、机械开关未能紧密接触，使控制系统不能有序工作。控制变频器质量不高或受损，在运行过程中出现故障，电机不能正常工作，导致整个系统不能有序运转。
3 解决对策
3.1 提高PLC输人信号的准确度
PLC在实际工作中受限因素较多，容易影响其数据传输与处理效果。技术人员在应用PLC技术时，应密切监控各部件运行状况，关注细节问题，提高数据传输部件质量，合理分析各部件性能，定期对部件进行维修养护，保护数据信息传输线的完整性，实现信息传输的准确性、有效性、全面性与真实性。实际数据传输过程涉及诸多技术操作问题，对技术操作要求较高，因此技术人员在实际工作时，应不断优化传输技术，调整主系统结构，完善主系统运作模式，确保PLC系统准确全面的收集所需数据信息，并有效处理整合数据信息，进而发布准确的执行命令，确保电气控制系统有序运转。
3.2 提高PLC预警系统工作性能
电气控制系统与PLC系统与设备的运行密切相关，人工操作不当也会严重影响两个系统的运行。建立PLC预警系统，实现对系统的实时监控，当设备发生故障时，预警系统即刻发出警告，确保技术人员及时发现并解决问题。应加强对PLC预警系统的不断完善，优化资源配置，构建集网络化与智能化于一体的预警系统，实现对生产各环节的有效监督。
4 PLC在电气自动化控制中的应用
4.1 PLC技术在开关量控制中的应用
应用PLC技术前，工矿企业控制系统的主要元件是电磁继电器，继电器电磁设备较多，触点多，运行可靠性不强，且接线复杂，易出现控制失误现象，体积大占空间大，使用寿命低。PLC技术解决了开关量控制中的诸多问题，特别是PLC的高度准确性，确保控制短路器的准确性，对高压断路器的有效控制可以确保手动分合闸的正常操作，并发出指示信号；即使手动分合闸不能正常操作，同样可以发出相应信号，待分合闸结束后，回路自动切断。事故发生时，系统可自动分闸，同时发出警示闪光或警示音响。PLC技术应用于钢铁企业电气控制，简化了二次接线，由PLC原件替代原来的二次接线与繁杂无序的逻辑电路，依据程序参数设定调整硬件参数，据此编写控制程序。
4.2 PLC技术在顺序控制中的应用
顺序控制系统由现场传感器、主站层、I/O站构成。主站层分为PLC控制器与人机接口，配置于系统集控室。PLC控制系统组成集控室，可自动控制，需要手动操作，可控制联锁与解锁。主站层利用光纤与I/O站进行连接，1/0站则借助二次控制电缆与现场传感器连接。主程序加各功能模块构成系统程序，操控者在控制室利用PLC远程站对系统功能进行完善，控制监督设备运行状况，对设备或者整个生产流水线实施有效的电气自动控制，即使无人值班，也能确保现场设备生产效率与可靠性。
4.3 PLC技术在闭环系统的应用
企业系统电气控制，往往需要模拟量控制实现闭环控制。PLC应用初期并不具有闭环控制功能，新型PLC如西门子S7-200PLC具有较为成熟的闭环控制功能。PLC厂家在模块推行时就会提供PID指令，能进行PID控制，这种控制源自PLC生产厂家，且存置于PLC模块中，由用户设置相关参数，一般一个模块可对十几甚至几十路闭环回路进行控制。西门子S7-200PLC编程软件Micro/WIN?提供PID Wizard（PID指令向导），可以帮助用户方便地生成一个闭环控制过程的PID算法。PID指令可利用PLC对PID进行控制，经济适用且控制效果好。
4.4 PLC技术在水栗电机控制中的应用
企业生产所使用的供水栗在启动方式上可分为自动、上位机手动和现场控制箱手动。自动运行中，水泵基于累计运行时间，由PLC顺序控制模块根据运行时间选择时间最短的作为主泵，时间最长的作为备用泵。当水泵干管压力降低至设定值时可以自动启动主泵，当干管压力降低至预定值时，启动备用泵，保持水管工艺压力。上位机手动开启水栗，将控制开关手动拧动至阿打开。现场控制箱则需要手动开启控制箱上的开关，调整至“水泵手动”，按启动按钮开启水泵。
主泵的选择，一般由PLC根据运行时数选择，机组上位机上选择主动泵进行设定；PLC重新启动，默认主动泵，由PLC将优先选择继电器设定为水泵优先输出点，当PLC发出输出命令后可与继电器相配合完成水泵的选择，水杲控制分为PLC与常规两种，这两种是互为补充、相辅相成的。例如，常规回路可作为PLC的补充，油泵的安全回路，当PLC出现问题，也可持续保持供水，确保了主流程设备的正常运行。
4.5 PLC技术在数据处理控制中的应用
PLC电气控制，可读取传输电气控制相关数据进行逻辑化处理，借助数据输出实现自动化控制。伴随着现代工业的信息化与自动化发展，生产过程涉及的数据信息愈加复杂，继电控制回路难以对这些复杂数据进行全面处理，将PLC技术运用于数据控制之中，有效发挥其在数据处理上的高效能力，实现数据的收集、控制与分析。
5 电气控制与PLC应用实例分析
5.1 机床PLC电气控制
机床电气控制分为2个独立存在的控制装置，即PLC与CNC，实际应用中，机床电气控制依靠T/0实现与PLC的信息传递，在实现与CNC接口传递后，完成2个功能：①机床面板控制。按照实际工作需要，生产人员可对机床采取紧急制停与故障处理。②程序控制。实现系统报警、信号处理、信号源连接。上述功能丰富了PLC系统功能，可实现绘制图纸、安装电气及用户验收等内容。
5.2 立体仓库的PLC电气控制
立体仓库在物流系统中发挥着重要作用，立体仓库分为升降横移与垂直提升两种，都以计算机、PLC、穿梭机为主要组成，采用闭环控制方式。在对高度计数器编码信息进行分析的基础上，将分析结果转化为数字信号，并由PLC进行处理，完成仓库闭环控制。立体仓库融人电气控制与PLC技术，解决传统仓储管理的局限性，提高仓库出货率，实现智能化、自动化的仓储管理。
5.3 起重机械的PLC电气控制
通过起重机械联动台上的主令控制器、按钮等手动控制装置，把信号传递给PLC的输人模块，CPU内的程序对这些信号进行处理，再由输出模块输出控制信号控制中间继电器、指示灯、报瞥器、显示装置等。中间继电器带动大的接触器，控制起重机各机构电机的启动、停止及运行。各种保护信号如限位开关、过流继电器、门开关、超载限制器等也将信号反馈到PLC的输人模块，起到安全保护的作用。PLC控制系统的引人提高了起重机的操作精度和稳定度，综合保护功能完善，便于及时发现、查找、处理故障，并且节约能源。
5.4 试验设备的PLC电气控制
试验设备可在人机界面处理、开关控制、电气开关、模拟量数据收集等方面应用PLC技术，实际应用中，PLC控制系统模拟量（AI模块）对试验数据进行准确收集并输人至人机界面，操作人员清晰看到并掌握试验状况。试验器控制器与PLC组成逻辑环，PLC对逻辑结构进行分析，掌控试验过程中的信息传送，借助网络通信管理进行数据备份，也可进行远程网络维护管理。这一逻辑环实质就是电气管理系统，负责检测数据收集、统计、分析、处理，该系统成本低、精度高、运行快、能耗小，可简化数据管理流程，提高数据管理效率。
6 结语
综上所述，PLC技术的应用能够很好地解决传统电气自动化控制设备中存在的问题，对提高工业电气自动化控制水平起到十分重要的作用。在PLC技术应用于电气自动化控制中时，要分析其存在的问题，并及时采取有效的措施进行处理，减少外部不良因素的影响，从而提高电气自动化水平，促进工业的快速发展。
参考文献：
[1]浅谈PLC技术在机械电气控制装置中的应用[J].吴晓飞.科技经济导刊.2016（13）
[2]机械电气控制装置PLC技术的应用[J].刘凯.山东工业技术.2016（06）
论文作者:陈波波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/18
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