PLC技术在电气自动化中的应用研究

摘要：文章简述了电气自动化及PLC技术的工作原理，并分析了PLC技术在空调系统、数控系统、电力系统等电气设备自动化控制中的应用，以供同行交流探讨。

关键词：PLC；电气自动化；应用

近年来，随着我国经济的快速发展，我国电气自动化控制也得到了快速的发展，许多先进的科学技术应运而生。PLC可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种建立在计算机技术之上的可编程控制器，在它的内部存储程序中应用，可以执行逻辑运算、顺序控制、定时、讨数与算术操作等面向用户的一系列的指令，是一种人性化的设计，其不但解决了传统控制系统中的不足之处，更是增强了电气自动化设备的工作水平，将其工作效率和生产速度提高到一个新档次的同时，还减低了操作难度，因而PLC技术被广泛地应用于电气自动化系统中。

一、电气自动化及PLC技术概述

（一）电气自动化

电气自动化所指的就是将电气工程相关的工作方式、自动化控制以及电力电子技术、信息处理、研制开发等和计算机结合在一起的一门学科。现在电气自动化发展方向为电气工业自动化和计算技术间的相融合，随着客户端、个人计算机、互联网及服务器的发展，电气自动化在工业领域发展也正朝着分布式、信息化及开发化前进。

（二）PLC技术

PCL是可编程控制器的简称，是专门为满足工业生产的要求，进而设计制作的一种数字运算操作电子系统，是一种可编程存储器，能够执行各种指令，例如记录、运算以及控制等，并且该技术还可以采取模拟量的方式，把存储内容输出（输入），进而有效控制工业的生产过程。PLC实质上是一台专门用于工业控制的计算机，它的硬件结构和计算机的结构―本相同也包括：电源、CPU、存储器、输入＼输出设备等。PLC的工作主要是采用顺序逻辑扫描技术来进行工作的，工作过程包括：输入采样、用户程序执行和输出刷新三个环节。输入采样环节：在这个环节中，PLC通过应用扫描的方式对输入数据的状态进行读取，然后将这些读取的数据存储为映像区单元。当数据输入完毕后，整个系统便进入到用户程序执行环节；用户程序执行环节：该环节中，PLC通过自上而下的顺序对用户程序进行扫描，如果遇到梯形图，PLC则采用先左后右的顺序进行逻辑计算，根据计算出的结果，将逻辑线圈中的数据状态进行刷新，最后进入输出刷新环节；输出刷新环节：在该环节中，PLC系统的CPU会严格按照映像区中的数据状态，将所有的输出锁存电路进行刷新，然后将这些刷新后的输出锁存电路输入到相应的电路驱动设备中去。

二、PLC在电气设备自动化控制中的应用

（二）PLC技术在空调系统中的应用

目前，在农业、工业、国防以及社会社会生活的各个领域当中，都广泛地应用了中央空调系统，已经成为人们日常社会生产生活当中的一项必不可少的工业系统。例如，在工业生产当中，有些产品（电子产品、食品等）对环境温度的要求较高，这时，就需要在生产车间中安装中央空调系统以用来控制和确保车间内的温度始终保持在产品需求的温度范围之内，从而更好地确保产品生产的顺利。冷冻系统是空调系统的重要组成部分。，其控制方式主要有数字、继电器及PLC三种制冷系统控制，最早的继电气控制系统结构较为复杂，能量消耗也较大，容易导致故障发生，此种系统已逐渐被淘汰；继后的直接数字控制的优点是系统智能化，缺点是自身抗干扰能力较弱，分级分步机构的应用也有一定局限性，而且应用范围局限性较大：而PLC在此方面运行具有较大可靠性，它的维护也较为简单、方便，抗干扰性也比较强。将PLC技术运用到中央空调系统内，能够使空调系统的运行更加的平稳，在系统维护上也极为便捷。此外，PLC控制系统当中的PID调节，还可以使空调系统实现无人看守的水平。PLC技术不但有极高的智能化水平与抗干扰能力，同时对控制系统的结构也没有很高的要求，系统运作极为安全、可靠，现今PLC控制系统已发展为中央空调内运用最为普遍的一种控制系统。此外，通过大量实践表明，将PLC技术运用到中央空调的冷冻站系统内，是具有可行性的，中央空调冷冻站PLC控制系统运行具备安全性、可靠性、平稳性，且维护方便等特点，其不但营造了良好的系统运作环节，且具有极高的性价比。

（二）PLC技术在数控系统中的应用

随着我国社会经济的快速发展，工业自动化水平的提升，数控技术已被普遍运用在工业生产中，且是一种不可或缺的工业生产技术。连续控制系统、点位控制系统以及直线控制系统是当前市场上常用的数控系统。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，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，移动过程中也一般不进行加工，所以，它不具有依赖性。目前，数控系统的实现主要有两种方式，即全功能数控装置和单板机控制，这两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。数控装置采用全功能的数控装置，这种装置除了要进行软件开发外，还要考虑工业现场中的抗干扰问题。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的第二种系统即单板机数据系统，它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，这一点不仅满足了很多中小企业的发展需要，对企业的经营管理更具有灵活性。

（三）PLC技术在电力系统中的应用

在电力系统中，如水处理、输煤、除灰及除渣等辅助系统的工艺流程需要有顺序控制或开关量控制，随着国家节能减排计划的不断深入，在此行业生产过程中把提高效益、降低资源的损耗制定为企业管理的最终目标，这就对辅助自动控制水平提出较高要求，要求把辅助系统的能耗降到最低点，所以现在许多大型火电企业中的辅助系统把原来的继电控制器运用了PLC技术进行替代。由于PLC技术的线路具有自己的公共端，所以大大地减少了在接线时出错误的频率。并且当PLC应用于电系统时，能够闪光的电源是不需要专门配备的，只要有不复杂的接线就可以了。另一方面，PLC技术控制系统起到辅助作用使开关数量较少，工作人员的负担也就相应的变小。由PLC技术组成的备用电源装置每种运行方法的实现是利用编程来进行的，它的备用电源开和关的判断标准是所收集到的运行信号，控制系统的作用是对数据进行逻辑上的判断和处理，它能够把系统的运行状态加以兼顾，系统的操作比较简便、接线容易实现以及抗干扰性较强，所以使供电的稳定性改善。

总之，自PLC技术应用于电气自动化系统后，系统的继电器逻辑得到了简化，成本大幅度降低，系统可靠性也得到了提高。但值得注意的是，在一些电磁干扰过于强烈或者生产环境极其恶劣的环境下，PLC也有失误情况，因此还需不断提升PLC的设计和研究，使它能满足各种场合的运用要求。