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PLC控制系统在自动化设备中的应用

发表时间：2021/6/16 来源：《建筑科技》2021年5月下作者：孙昊

[导读] 为了实现对自动化机械设备的灵活控制，降低自动化机械设备的控制要求和生产成本，提高机械设备运行可靠性，技术人员研发了PLC控制系统，PLC控制系统是将计算机技术与机械技术相结合，运用计算机编程实现对机械设备的自动化控制。

安徽马鞍山皖江工学院孙昊邮编：243031

摘要：为了实现对自动化机械设备的灵活控制，降低自动化机械设备的控制要求和生产成本，提高机械设备运行可靠性，技术人员研发了PLC控制系统，PLC控制系统是将计算机技术与机械技术相结合，运用计算机编程实现对机械设备的自动化控制。它具有体积小、可靠性高、模块化组合灵活、功能强大、编程方便、适应工业环境、安装维护简单以及运行速度快等特点，应用越来越广泛，已经被称为现代工业的三大支柱（即PLC、机器人和CAD/CAM）之一。本文就PLC控制系统的运用与实现加以探讨和分析。
关键词：PLC控制系统;电气自动化设备;运用;
        一、PLC技术的概述
        所谓PLC（Programmable Logic Controller）主要是指可编程控制器。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。计算机技术以及自动化技术两者的融合，就能形成PLC技术。PLC的主要硬件构成要素分别是CPU、存储器、编程器、数据接口这四个重要构成部分。利用PLC技术不但能提升机械设备的自动化程度，同时也能提升其应用效率和可靠性。
        二、电气自动化设备中PLC控制系统的功能及特点
        1、编程相对简单，使用方便。PLC系统编程简单容易上手，甚至不需要掌握计算机知识，只是采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言即可完成编程，因此系统开发只需要很短的周期，容易进行现场调试，另外PLC还可以在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
        2、PLC功能强大，性价比高。PLC内有大量且完备的可供用户使用的编程扩展模块，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性价比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
        3、硬件配套完备，用户使用方便，适应性强。PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线即可。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
        4、可靠性高，抗干扰能力强。传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，一旦触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件来实现系统运行，接线可减少到继电器控制系统的1%-10%，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力。
        5、系统的设计、安装、调试工作量少。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。现场安装调试过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，大幅减少系统的调试时间。
        6、维修工作量小，维修方便。PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。

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PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故。
        三、电气自动化设备中PLC控制系统的运用及实现
        1、利用顺序操控，提高工作效率
        在电气自动化设备运行时，随着使用年限的增加，能耗和电气故障率增加，维护维修成本增加，导致企业生产成本投入增加，效益降低。PLC控制系统的运用，可以将此弊端进行优化，也可以降低电能消耗，起到节省能源的效果，给企业带来更好的效益。并且，PLC控制系统自身具备良好的安全性能，可以结合系统设定流程来对设备实施管控，由于使用逻辑语言编程，可有效避免手动操作的不稳定性。PLC控制系统流程管控方式，可以对电气自动化设备开关量加以管控，同时把电气自动化设备各个运行环节实施监控，让设备操作更加简便可靠，当其中一个环节出现故障时，会自动报警或者停机，确保电气自动化设备的运行安全，减少设备事故发生概率。
        2、用于闭环控制，简化操作方法
        PLC控制系统能够运用在闭环控制中，简化电气自动化设备操作方式，提升整体工作效率。电气自动化设备中闭环控制系统，一般以温度、压力、流量、转速类控制集中运用为主，结合各种不同的工作需求和标准，选择合理的PLC控制系统，可以让电气自动化设備处于科学运作状态。PLC控制系统由于在闭环控制方面具备强大的的技术优势，可以运用于各个种类的电气自动化设备中，将原始的闭环管控方式加以优化，提升闭环控制的便捷性，并且确保电气自动化设备运行安全。
        3、控制开关量，增加安全性
        电气自动化设备中的开关量一般对磁性继电器实施管控，管控方式较为繁琐，故障较多，降低设备应用的可靠性和安全性。然而，把PLC控制系统运用到开关量管控中，可以避免上述问题，不但推动了新型继电器的研发，而且对实现智能制造奠定了一定的工业应用基础。另外，采用PLC进行开关量控制，不需要对磁性因素加以探究，让开关量管控按照程序的逻辑关系结合开关位置相关流程来实现操作，确保了控制可靠性和安全性。
        四、电气自动化控制中PLC的应用趋势
        PLC控制系统操作简便， PLC系统应用于电气自动化控制，系统传递的指令都相对比较简单，因而能够方便工作人员理解，进而在一定程度上降低了操作和维护难度。如此一来，就能在确保整个电气自动化的设备能够工作正常，且没有任何安全事故的前提下，不需要去特别寻找技术能力较高的工作人员，这不仅提高了工作效率，也降低了用人成本，对于整个企业的发展有着极大的帮助。由于其本身有着诸多的优点，（如可靠性强、体积小，重量轻，能耗低以及响应迅速）等，随着经济的回暖和国家政策的推动，基于对更高自动化程度和更高能效的自动化产品的需求，制造业会越来越多地应用PLC，这给PLC的创新与发展提供了不竭的动力。
        结束语
        综上所述，现阶段电气自动化设备发展十分迅速，但是其仍然存在着许多缺陷。PLC控制技术的应用，能够大大改善此类问题，不仅能够保证设备安全稳定的运转，而且还大幅提高了控制的效率。在未来，PLC技术还会有着更大的发展空间以及应用领域，电气自动化在现代科技的运用越来越广泛，对于我们国家的科技与经济都有着十分重要的影响。因此需要结合应用领域继续对其研究，提升工业自动化控制水平。
参考文献：
[1]黄星源，凃玲英.PLC控制系统在电气设备自动控制中的运用[J].电子技术与软件工程，2017（17）：143.
[2]邓子根.电气自动化设备中PLC控制系统的应用[J].科技经济导刊，2017（23）：106.
作者简介：孙昊（1998.07-）男，安徽马鞍山人，本科，单位：皖江工学院，研究方向：自动化。