鄭艷秋(福建廣播電視大學,福建福州 350015)

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淺議PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應用

鄭艷秋
(福建廣播電視大學,福建福州 350015)

【摘 要】PLC(Programmable Logic Controller),即可編程邏輯控制器。電氣控制系統(tǒng)中PLC技術的應用逐漸替代繼電器控制系統(tǒng)而占據(jù)主流,本文通過比較分析兩個系統(tǒng)的共通點與差異深化對PLC電氣控制系統(tǒng)的認識,并通過其重要組成即邏輯控制的應用實例枚舉,對PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應用做分析和展望。最后,提出對于PLC電氣控制系統(tǒng)應用的幾點建議。

【關鍵詞】PLC系統(tǒng) 繼電器 邏輯控制 數(shù)據(jù)庫

1 PLC電氣控制系統(tǒng)的工作原理

PLC電氣控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)繼電器電氣控制系統(tǒng)的共通點在于二者都由三部分組成，分別是控制端、輸入端和輸出端。其性能和工作原理的差異主要源于控制端，PLC系統(tǒng)以PLC可編程控制器為控制端核心?？删幊痰谋举|一方面保證了其對傳統(tǒng)系統(tǒng)所具備功能的保留，另一方面預留了改善和增加邏輯控制、適應新的生產(chǎn)需求的可能性，真正做到了靈活機動和可持續(xù)發(fā)展。

其中，表1中提到了二者工作原理的差異，也是PLC電氣控制系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢所在。為了保證機械生產(chǎn)的合理成本以及安全可靠等基本性能，在系統(tǒng)設計時需要對硬件設計進行成本、數(shù)量、性能等要素的協(xié)調控制，在軟件設計方面則需要工程師就實際生產(chǎn)需求編寫相應的應用程序，并努力做到以最少的指令條數(shù)、工作路徑達到要求指標。

2 PLC不同類型邏輯控制下的應用實例

在以上硬件與軟件的聯(lián)合作用下，PLC系統(tǒng)在實際工作過程中首先運行預先編輯好的程序，分析、判斷并收集數(shù)據(jù)，接著根據(jù)用戶指令全面掃描，并就特定功能運行預先編輯好的指令，做出邏輯運算。最后將其結果輸出到控制主機，等待主機回復相應信號而控制設備的運行。輸入、邏輯控制和運算、輸出這三個工作流程分別由前述的輸出端、控制端、輸出端完成，每完成一次定義為一個工作周期。一項生產(chǎn)工作的完成往往需要多個設備運行若干周期。

下面將以實例解說目前控制端已投入運用的主要的三種邏輯控制方式，幫助啟發(fā)更多的編程可能。

2.1 開關量邏輯控制

開關量邏輯控制是最初原型，是對繼電器電氣控制系統(tǒng)的直接取代，因而得到了最廣泛的應用。自然，PLC系統(tǒng)在多方面都做了顯著提升，如對多臺設備進行自動化控制，常應用于印刷機、組合機床、流水線等。其中尤以組合機床的應用最為突出。PLC系統(tǒng)的運用為其低成本、高效率、靈活機動的優(yōu)點添磚加瓦，使其可以組合更多的可能，應用于更大量的生產(chǎn)，甚至可以組成可自由調控的自動生產(chǎn)線。這種組合機床的PLC系統(tǒng)設計一般分為幾個階段：需求分析、可行性研究、工藝研討、圖紙繪制、安裝配置、現(xiàn)場調試以及驗收評估。

2.2 過程控制

過程控制是指對各模擬量的閉環(huán)控制，目前常應用于化工及熱處理等產(chǎn)業(yè)。這里舉一個較新的立體倉庫的案例以啟發(fā)PLC系統(tǒng)對于提升物流、倉儲管理等學科的實際應用前景。立體倉庫主要由PLC、計算機、運送機、貨架等部分組成。其中PLC系統(tǒng)的一個工作周期主要由數(shù)字信號完成，將高速計數(shù)器的反饋轉數(shù)及時輸入PLC，并實現(xiàn)閉環(huán)控制。這種簡練的操作方式大大提高出入庫效率，降低出錯概率，有效改善原有倉儲管理模式。

表1 PLC電氣控制系統(tǒng)和繼電器控制系統(tǒng)原理、功能、特點及運行速度對比

2.3 通信控制

通信控制分為兩類，PLC模塊間的以及與其他設備間通信控制。這種邏輯控制常常和數(shù)據(jù)處理能力結合應用于大型工業(yè)生產(chǎn)。以紡紗系統(tǒng)為例，PLC首先需要接收各類其他電氣設備的數(shù)據(jù)，并作出及時反饋，其次，要采集各個紗錠控制器的數(shù)據(jù)，及時輸入人機界面以供操作人員判斷。這種情況下，PLC編制了一個完整的通信管理系統(tǒng)，相較傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)，可以額外承擔統(tǒng)計、檢測等功能，易于管理和維護。也從而帶來了低成本、高精度、少能耗等優(yōu)點。

3 對于PLC電氣控制系統(tǒng)研究的幾點建議

PLC系統(tǒng)現(xiàn)今的發(fā)展軌跡還遺留有原有思維模式，因此在互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術不斷發(fā)展和廣泛使用的今天，弊端日益顯現(xiàn)。

3.1 安全可靠性的進一步加強

任何系統(tǒng)都應以安全、可靠地運行為前提，PLC系統(tǒng)雖然為電氣控制帶來了高效的福音，但也同時埋下了軟件方面故障、軟件損害的新種子。對此，需要做兩手準備，首先對于所有硬件保持原有的監(jiān)管力度，確保其可靠性和耐用性，盡可能杜絕信號故障等硬件問題的產(chǎn)生。其次，對程序做適當保護，防止人為修改和損害的可能，完善預警系統(tǒng)。在投入使用前充分試用，防止預先設計的編程出錯而導致項目失敗。

3.2 數(shù)據(jù)庫的建立和更新

PLC系統(tǒng)意味著控制端不再只是系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，而是提升到了總體控制和聯(lián)網(wǎng)的高度。這種全新的控制方式給我們帶來了全新的生產(chǎn)力和效率?？刂贫顺闪讼到y(tǒng)中價值最高、重要性最大的部分。學者、專家應當在注重版權的同時充分發(fā)揮該系統(tǒng)與新時代的特色，建立有償信息共享平臺，確保一個編程不僅應用于固定的生產(chǎn)，也可以被同類業(yè)主采用。

3.3 維護和使用方式的簡化

PLC系統(tǒng)使用的誤區(qū)即認為其維護和改造十分簡便，其實不然。在實際應用中，對系統(tǒng)的改善和維護不僅需要電氣系統(tǒng)方面的知識，更需要對硬件結構、編程語言等有統(tǒng)籌認識，否則容易使問題復雜化(以冗雜的指令達成簡單運行)或是遺留實際運行中的盲點，而到導致生產(chǎn)失誤的發(fā)生、精度的下降。未來的系統(tǒng)可以結合數(shù)據(jù)庫的平臺保證軟件方面的維護，而減少其過程中對于專業(yè)性的要求，降低維修成本。

4 結語

PLC系統(tǒng)充分運用硬件設計和軟件設計的結合。因此，對于PLC系統(tǒng)的提升也可由這兩方面切入，尤其對于軟件的設計因保有大量的未知與可能，而令人期待。通過比較分析與邏輯控制實例枚舉，筆者鼓勵構想屬于PLC系統(tǒng)獨特的發(fā)展模式，進一步加強安全可靠性的同時，建立和更新軟件設計數(shù)據(jù)庫，并及時簡化維護和使用方式，大大提升其實際應用空間和效果。

參考文獻:

[1]孫麗,祁士勇,王斌.PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應用研究[J].科技風, 2012(08).

[2]張海燕.淺談PLC的發(fā)展與應用[J].機械管理開發(fā),2010(6).