無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 楊 云

PLC英文全稱為Programmable Logic Controller，譯為可編程邏輯控制器。該控制器的設(shè)計初衷即是為工業(yè)生產(chǎn)、研發(fā)而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算電子操作系統(tǒng)。在工業(yè)迅速發(fā)展態(tài)勢下，PLC控制系統(tǒng)以其精準(zhǔn)控制優(yōu)勢迅速在工業(yè)環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用，覆蓋機(jī)械、礦業(yè)、汽車、航天領(lǐng)域，呈現(xiàn)藍(lán)海發(fā)展態(tài)勢。當(dāng)然，應(yīng)用范圍也包括電氣自動化設(shè)備。就工作原理而言，PLC控制系統(tǒng)注重使用能夠編寫程序的存儲器，可在PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部執(zhí)行基本存儲功能及邏輯運(yùn)算功能。與此同時，PLC控制系統(tǒng)也可執(zhí)行定時、計數(shù)等命令，實(shí)現(xiàn)既定順序控制以及算術(shù)核算。在一定程度上而言，PLC控制系統(tǒng)正是通過對數(shù)字量、模擬量等數(shù)據(jù)信息的輸入以及輸出，實(shí)現(xiàn)各類控制命令分布下達(dá)，完成電氣自動化的程序控制。

對于電氣工程行業(yè)領(lǐng)域而言，傳統(tǒng)電氣自動化設(shè)備是用各類電氣連接線實(shí)現(xiàn)連接，因而存在顯著應(yīng)用局限。例如，電氣連接性較差以及維護(hù)量相對較大。特別電氣連接時所采用的基礎(chǔ)線路不僅復(fù)雜，其控制線路更是相對較遠(yuǎn)。這樣一來，電子自動化設(shè)備調(diào)試、安裝均需大量時間及復(fù)雜流程。隨著工業(yè)社會以及數(shù)字科技的郁勃發(fā)展，以及PLC控制系統(tǒng)在各個領(lǐng)域的深度應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)漸次引至電氣自動化設(shè)備系統(tǒng)之中，在電氣自動控制中發(fā)揮巨大功效及優(yōu)勢。此背景下，研究PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 PLC控制系統(tǒng)

1.1 PLC控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

在PLC控制系統(tǒng)初步衍生并投入使用時，學(xué)術(shù)人員以及技術(shù)人員就已開始著手探索PLC控制系統(tǒng)之于電氣自動化系統(tǒng)開關(guān)量的控制應(yīng)用。然而，在PLC控制系統(tǒng)初步研究階段，相關(guān)研究并不深入，仍然存在數(shù)據(jù)處理緩慢、監(jiān)控通訊能效薄弱以及控制范圍不敷等眾多瑕玷。但在學(xué)者及技術(shù)人員通過不斷的理論、實(shí)踐、技術(shù)研究以后，PLC控制系統(tǒng)基本能夠在某些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)、高效單獨(dú)控制。例如，在冶金鍛造過程之中，PLC控制系統(tǒng)可根植實(shí)際冶金生產(chǎn)情況、整體生產(chǎn)規(guī)模以及控制復(fù)雜程度，合理選擇控制程序并消除控制問題。而在電氣自動化設(shè)備的安裝、運(yùn)作過程中，通過融入PLC控制系統(tǒng)，在提升電氣自動化設(shè)備運(yùn)行可靠性的同時，也使以往二次接線過程大大縮減。

1.2 PLC控制系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

PLC控制系統(tǒng)之于電氣自動化應(yīng)用過程中，凸顯出眾多技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，可有效賦能電氣自動化應(yīng)用高質(zhì)量運(yùn)行。第一，PLC控制系統(tǒng)具備操作簡便、可靠性較強(qiáng)顯著特點(diǎn)。在具體應(yīng)用過程中，PLC控制系統(tǒng)干擾能力遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)繼電氣控制能力，能在復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。并且，控制人員通過簡單指令部署，對應(yīng)控制系統(tǒng)即可立刻對命令作出反應(yīng)，適用范圍相當(dāng)廣泛。第二，PLC控制系統(tǒng)功能相對完備。由于PLC控制系統(tǒng)是可編程邏輯控制器，因此控制功能相對其他控制系統(tǒng)較為完善，具有相當(dāng)較強(qiáng)的額實(shí)用性。同時，該系統(tǒng)可通過更換繼電器控制部分，以系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行邏輯為基礎(chǔ)進(jìn)行根本性控制，充分降低工作強(qiáng)度。第三，PLC控制系統(tǒng)使用相當(dāng)便利。PLC在電氣自動化設(shè)備控制過程中，各類輔助繼電器投入使用以后，其余節(jié)點(diǎn)變位時間都可默認(rèn)簡化為零。在此背景下，使用人員不必考慮繼電器固有返回系數(shù)。

1.3 PLC控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢

隨著PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化工程中應(yīng)用愈加廣泛，PLC控制系統(tǒng)自身也在不斷加速發(fā)展。這一背景下，PLC控制系統(tǒng)呈現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與穩(wěn)定性提升兩種發(fā)展趨勢。一方面，數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢愈加凸顯。伴隨數(shù)字科技不斷進(jìn)步，PLC控制系統(tǒng)在逐漸發(fā)展過程中也與數(shù)字技術(shù)結(jié)合愈加緊密。這一背景下，PLC控制系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展成為主流趨勢。在不斷進(jìn)步歷程中，PLC控制系統(tǒng)開始逐漸摒棄DOS語言，且著手建立通用硬件平臺。在這一平臺中，PLC系統(tǒng)開始逐漸與DOS語言系統(tǒng)融合，相互補(bǔ)缺發(fā)展，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。另一方面，穩(wěn)定性愈加提升。電氣自動化設(shè)備運(yùn)行的重要基礎(chǔ)即是具備穩(wěn)定性、可靠性，進(jìn)而完成復(fù)雜化生產(chǎn)工作。如何確保PLC控制的系統(tǒng)穩(wěn)定性以及操作安全，既是PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展研究重點(diǎn)，也是電氣自動化工程發(fā)展難點(diǎn)。

2 PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化設(shè)備中的具體應(yīng)用

2.1 順序控制應(yīng)用

有鑒于PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，該系統(tǒng)在電氣自動化設(shè)備中得到廣泛、深度應(yīng)用。最為基礎(chǔ)的應(yīng)用即是按照順序執(zhí)行控制。在PLC控制系統(tǒng)的初步研發(fā)應(yīng)用目標(biāo)中，其核心思想即是通過順尋控制對不同電氣自動化設(shè)備實(shí)施精準(zhǔn)控制。在歷經(jīng)數(shù)年完善、優(yōu)化以后，PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化設(shè)備中的順序控制力度也得到全面加強(qiáng)，逐步滿足國家所提節(jié)能減排以及提升工作效率的要求。不僅如此，PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化工程應(yīng)用時，也可通過信息模塊以及通訊總線互相連接的方法，使控制系統(tǒng)成為整個綜合性整體，進(jìn)而完成更加復(fù)雜、量大、精準(zhǔn)的控制要求。

2.2 開關(guān)量控制應(yīng)用

一般而言，傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)多數(shù)使用電磁繼電器這一單一形式執(zhí)行開關(guān)控制。然而，此種控制方式不僅反應(yīng)速度相對較慢，且常會產(chǎn)生觸點(diǎn)降低影響正常開關(guān)控制問題，在后續(xù)維修更換時也相當(dāng)不便。PLC控制系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，不僅可以有效克服電磁繼電器的操作缺陷，也因其技術(shù)優(yōu)勢獲取更多操作便利性。詳細(xì)而言，系統(tǒng)操作人員在控制過程中僅需簡單執(zhí)行合閘操作，即可依據(jù)實(shí)際控制需求發(fā)布控制指令。若是在控制系統(tǒng)某一環(huán)節(jié)產(chǎn)生故障，PLC控制系統(tǒng)能夠自動執(zhí)行分閘操作，充分提升工作效率及保障工作質(zhì)量。

2.3 閉環(huán)控制應(yīng)用

通俗來講，電氣自動劃設(shè)備的啟動方式包括兩種，即手動啟動、自動啟動。其中，手動操作是由工作人員根據(jù)工作時間進(jìn)行自主選擇，不能應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)；而自動啟動時，可通過PLC內(nèi)嵌控制模塊基于實(shí)際操作特點(diǎn)，自主選擇運(yùn)營時間。發(fā)展至今，電氣自動化設(shè)備的閉環(huán)控制主要分為PLC控制系統(tǒng)以及常規(guī)控制系統(tǒng)兩類，且多數(shù)是以PLC控制系統(tǒng)作為核心控制系統(tǒng)、常規(guī)回路作為控制補(bǔ)充。在具體應(yīng)用時，常規(guī)回路也會作為電氣自動化設(shè)備中的安全控制回路。如此一來，可充分保障PLC系統(tǒng)的安全性能。即使出現(xiàn)故障以后，設(shè)備仍可正常執(zhí)行控制工作。由此，實(shí)現(xiàn)電氣自動化設(shè)備的閉環(huán)控制。

2.4 自動切換應(yīng)用

在一般電氣自動化設(shè)備運(yùn)行過程之中，為充分提升設(shè)備可靠性，PLC控制系統(tǒng)會在備用電源部分設(shè)置自動投入裝置，通過各種程序段的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)多種控制操作。與此同時，PLC控制系統(tǒng)將會及時錄取電氣自動化設(shè)備運(yùn)營時的信號數(shù)據(jù)，并將其作為備用電源啟動開關(guān)的閉合、開啟的依據(jù)。這樣一來，即可充分提升PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力以及邏輯判斷端能力?？梢灾?，PLC控制系統(tǒng)既可完成備電自動投入使用操作，也可依據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況變動滿足其它操作要求，充分提升設(shè)備整體性、智能性。

2.5 調(diào)速器控制應(yīng)用

調(diào)速器屬于電氣自動化設(shè)備中的核心部件。在電氣自動化設(shè)備中，由于時常需要執(zhí)行不同的生產(chǎn)操作命令，因而需對設(shè)備中調(diào)速器進(jìn)行時常調(diào)節(jié)，以滿足不同生產(chǎn)任務(wù)需求。在整體調(diào)速控制過程之中，應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，借助系統(tǒng)內(nèi)部電子調(diào)節(jié)模塊、轉(zhuǎn)速測量模塊以及電液執(zhí)行模塊，可實(shí)時就設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同速度工作運(yùn)行要求。

3 案例示范

基于PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用理論探討，以某型號電氣自動化設(shè)備為例，實(shí)施PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計，通過實(shí)例應(yīng)用證明其可行性。

3.1 控制要求

在PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計過程中，首先需要對其控制要求進(jìn)行細(xì)致分析及詳細(xì)規(guī)劃。此電氣設(shè)備的核心作用是在某工廠內(nèi)執(zhí)行傳送控制任務(wù)，通過控制工廠內(nèi)部傳送設(shè)備，完成對材料的運(yùn)送任務(wù)。詳細(xì)而言，在運(yùn)行過程中設(shè)置5s延時信號，等待下一材料上帶，運(yùn)送任務(wù)完成后返回原位。

3.2 編程設(shè)計

在整體編程設(shè)計時，需先行確定控制原理、基礎(chǔ)裝置。其中，核心編程即是設(shè)計模擬量輸入、輸出轉(zhuǎn)換原理。

3.3 硬件選擇

有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的硬件遴選，本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計中包括4個PNP數(shù)字量傳感器、4個電磁轉(zhuǎn)向閥以及3個按鈕開關(guān)、1個系統(tǒng)指示燈、1個系統(tǒng)報警燈。在電源選擇時，采用307 5A電源模板。在主機(jī)選擇方面，使用CPU314型號，促使其能與操作板正常連接運(yùn)行。確定所有硬件以后，通過系統(tǒng)組裝完成控制任務(wù)。

3.4 結(jié)果測試

在PLC控制系統(tǒng)完成安裝以后，進(jìn)行整體系統(tǒng)運(yùn)營測試，以確保其具有良好控制性能。測試過程之中，上位機(jī)通過通訊口將程序傳輸至PLC系統(tǒng)，傳感器輸入、輸出工作正常。同時，程序運(yùn)行、換向情況、通氣路執(zhí)行元件均可進(jìn)行正常工作?？梢宰C明，本研究具有現(xiàn)實(shí)操作性。

結(jié)語：數(shù)字化轉(zhuǎn)型、穩(wěn)定性提升已然成為電氣自動化工程穩(wěn)定運(yùn)行的核心發(fā)展方向。而在這一過程中，通過在電氣自動化工程中引入PLC控制系統(tǒng)，有效賦能電氣自動化設(shè)備加速發(fā)展。同時，該系統(tǒng)的應(yīng)用也可滿足電氣自動化生產(chǎn)控制任務(wù)。技術(shù)操作人員可基于直觀、清朗的人機(jī)交互界面，以及全面成熟化的現(xiàn)實(shí)總線控制，執(zhí)行對電氣設(shè)備的操作控制，以促使儀器能夠達(dá)到理想生產(chǎn)效果。