熊家伟
五凌电力有限公司 托口水电厂 湖南省怀化市 418106
摘要：随着电气工程系统越来越复杂，对于电气控制的要求也逐渐提高，在将PLC控制技术应用在电气控制中，提高了生产效率，有效提升电气控制系统的整体性能，推动了工业控制与生产进步。PLC是一种比较常见的电子数据控制技术，不仅在工业控制系统中具有许多优势，还在人们的日常生活中得到了广泛的应用，目前已发展成为自动化行业的基本设备。因此，本文对电气控制与PLC技术应用入手，分析在应用过程中存在的问题，并提出技术问题解决对策，旨在进一步深入研究PLC技术应用体系。
关键词：电气控制；PLC技术；应用问题；解决对策
一、PLC技术概述
（一）技术定义
PLC技术适用于复杂工业环境，同时具备信息记录、时间控制、顺序控制等多项使用功能的数字运算操作电子系统，由电源、存储器、输入/输出单元、中央处理单元等组成，主要被用于通过数字时输入输出数据信息来控制各类电气设备按预定状态运行、完成生产任务，为设备运行质量、生产效率提供全方位保证。
（二）技术原理
在PLC系统运行期间，对相关数据信息进行扫描读取，将读取信息在中央处理单元内进行处理，将处理后的数据转入用户程序输出、执行指令。与传统电气控制系统运行模式相比，PLC系统创新性采取了集中采样、集中输出方式，可将系统运行过程视作为循环扫描活动，最大程度减小了外部因素对控制质量与效率造成的影响，且系统输出状态受到输出锁存器内容影响。
（三）工作过程
可将PLC电气控制系统的工作过程划分为输入采样、用户程序执行、输出刷新三个阶段，具体为：第一，输入采样。PLC装置依次对各项输入状态与数据信息进行扫描读取，根据读取结果将数据在指定单元内进行存储。随后，系统将会自动转至用户程序执行阶段，输出数据产生变化。在所输入数据为脉冲信号时，唯有在信号宽度超过系统单个扫描周期的情况下，才能完成输入采样作业。第二，用户程序执行。PLC装置遵循特定顺序对程序加以扫描、开展逻辑运算操作。根据运算结果，以此为参照对逻辑线圈状态进行调整刷新，程序运行准则选择性下达特定控制指令。第三，输出刷新。系统进入输出刷新状态，根据数据刷新情况、I/O映像区状态对特定电路进行刷新，起到驱动外设设备、执行控制指令的作用。
二、电气控制与PLC技术的应用
（一）开关量控制
在早期电气控制系统中，往往选择采取电磁继电器控制方式，由于这类装置具有触点数量多、接线复杂的特征，在系统运行期间时常出现控制错误问题，控制可靠性较差。PLC技术具有良好的逻辑运算性能、运算准确性较高，可以在出现系统异常运行现象后快速发出响应信号，控制分合闸等装置执行相应动作、完成开关量开环控制任务。从实际应用情况来看，PLC技术可以高质量完成定时、顺序、计数等多种开关量逻辑控制任务，构建起稳定的开环控制系统。
（二）顺序控制
PLC电气控制系统同时具备手动操作、自动控制两中模式，通过光纤将I/O站与主站成进行连接，通过二次控制电缆将生产现场所配置传感器等设备与系统I/O站加以连接。在PLC系统运行过程中，系统将会基于程序运行准则按特定顺序向各类电气设备下达相应控制指令，保证生产流水线正常运行稳定生产。
（三）闭环系统
完成闭环控制任务的基础要求为，电气控制系统同时具备开关量与模拟量的输入/输出点，可以在系统运行期间通过采样输出、调节输出的方式，对流量、速度等电气设备运行参数进行调整，消除外部因素影响产生的运行误差。同时，也可以按所制定生产计划调整设备运行状态。简单来讲，则是在无人工干预条件下，基于程序运行准则自动开展连续调节、设备控制等操作，完成预期生产目标，形成稳定的模拟量闭环系统。
（四）远程控制
现阶段，在所构建PLC电气控制系统中，系统与智能终端设备间有着较为紧密的联系，可以远程对数据信息进行实时传输，突破了空间限制。如此，在系统运行过程中，工作人员可以通过智能终端设备界面所显示信息来掌握系统实时运行状态，同时，也可以通过终端智能设备远程向PLC系统下达各项控制指令或是调整系统运行模式。
（五）数据处理控制
PLC技术主要被用于数字量控制、数据采集监控两方面。其中，在数字量控制方面中，由于PLC系统内配置脉冲伺服装置、旋转编码器，使得系统具备输入/输出高速脉冲信号的使用功能，足以完成数字量控制任务。同时，在新型可编程逻辑控制器中，还具有曲线插补功能与专属的数字量控制编程语言。在数据采集监测方面中，PLC系统可以通过生产现场所配置各类传感器，持续对现场数据、电气设备运行参数进行采集分析，在相关单元内进行存储备份，准确评估现场实时生产情况。
此外，PLC系统具有自检信号多的特征，可以在无人工干预情况下完成自诊断监测作业，对异常部位进行故障诊断，及时采取有效处理措施。
（六）技术应用实例
1、机床PLC控制
这类PLC系统中配置有PLC装置与CNC装置，二者将保持为独立运行状态。在系统结构中，通过T/O模块将PLC装置与电气控制相连接，持续将输入/输出信息进行传递处理。同时，将其与CNC接口进行连接传递。如此，在原有PLC系统功能配置结构基础上，增设程序控制、机床面板控制功能，具体包括信号处理、系统预警、机床紧急制停等。
2、立体仓库PLC控制
在物流仓库现场配置传感器、穿梭机等装置，传感器负责持续向PLC系统输入所采集现场信号，随后，系统依次完成输入采样、用户程序执行、输出刷新操作，将穿梭机作为执行单元，控制其自动完成货物存取等操作，构建起稳定的闭环控制系统。同时，可选择在PLC系统中额外设置高速计数器，负责对穿梭机运行状态进行实时监测，对货物存取数量、位置进行统计，帮助PLC系统准确掌握各类货物的实时出入库情况。当监测到货物存取数量与控制任务不一致时，对穿梭机下达特定控制指令，及时消除控制误差、设备故障造成的影响。
三、电气控制与PLC技术主要应用问题
（一）控制出错
PLC电气控制系统实际运行过程中易出现控制出错问题，表现形式为传感器信号采集滞后、无法准确向PLC系统传输现场信号、系统运行状态与预期不符。这些问题如果没有得到及时解决，将会影响系统运行效率、现场电气设备控制质量、信息查询等功能使用。导致这一问题主要是由于电动阀与开关装置未处于良好的开启/闭合状态，影响现场信号的传输效果，可能出现数据收集处理故障，无法为后续系统控制指令的制定提供信息参考。信号传输线路使用年限较长，受复杂环境因素影响老化速度加快，在线路使用期间偶尔出现信号丢失、传输受阻现象，对PLC系统控制决策分析造成影响。
（二）执行错误
执行错误是在PLC控制系统运行期间，下达的控制指令与电气设备实际控制需求不符，控制指令没有得到准确执行。这主要是由于现场环境中分布电磁干扰源，影响PLC系统所输出执行控制指令、或引发接触器接触不良故障问题出现，系统所下达指令无法得到有效传递执行；电动阀、开关装置处于异常运行状态，或是出现装置松动、机械开关接触不良问题，无法保持正常工作状态、有效执行控制指令。
四、电气控制与PLC技术应用问题的解决对策
（一）提高PLC输入信号准确度
采集输入状态数据真实准确，是保证PLC电气控制系统稳定运行、高质量完成各项控制任务的关键。因此，需要将提高PLC输入信号准确度作为预防系统控制出错问题的解决对策，措施具体内容为：（1）定期对现场设备开展维护检修工作，检查开关与电动阀的开启/闭合状态、信息传输线结构完整性，对松动部件进行加固处理、更换灵敏度较差的开关装置与电动阀，减小外部环境与设备因素对PILC输入信号准确度造成的影响。（2）在系统运行期间，凭借系统自诊断监控功能，持续对电动阀、开关等装置部件的实时运行状态进行监测。当监测到出现部件装置异常运行问题后，及时向工作人员上报反馈，根据程序运行准则与故障诊断报告采取有效处理措施。（3）对PLC系统主界面功能模块进行优化升级，不断对系统控制灵敏度进行提高，从而降低控制出错问题的出现率。
（二）PLC预警系统升级改进
在PLC电气控制系统运行期间，在出现人工操作不当、受到电磁干扰源影响、接触器接触不良等问题时，都将对系统运行质量、控制决策方案的可行性造成影响，从而引发系统执行错误问题出现。针对于此，可选择对PLC预警系统进行升级改进，将人工智能技术与PLC技术进行深度结合，使PLC预警系统具有人性化、智能性特征。在系统运行期间出现各类突发问题、或是所下达控制指令与实际执行情况不符时，系统可以在短时间内自动发送报警信号，帮助工作人员快速掌握问题信息、采取有效处理措施。同时，还可以对PLC系统与电气设备的运行状态、各生产环节进行实时监督。
结语：
综上所述，为充分发挥电气控制与PLC技术优势，推动我国电气行业与工业领域的自动化、集成化发展。企业应加强对PLC技术的应用力度，结合生产情况与电气控制需求，升级改进PLC系统、明确技术应用标准，采取上述技术问题解决对策，持续探索PLC技术应用体系，从根源上解决控制出错、执行错误等技术问题。
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