PLC技术在电气自动化中的应用及发展趋势

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摘要:

通过实际工作经验的总结，可以发现PLC技术在自动控制中的应用和推广，有效地缩短了技术人员排除故障的时间，提高了工人的工作效率，大大提高了电气设备的自动化程度。随着PLC技术的不断优化和研发，其在电气工程和自动化控制中的应用将更加广泛。

关键词:

PLC行业；应用；自动控制；

简介:

自动化应用水平显示了一个国家的科技和工业实力。PLC技术是电气工程自动控制中非常重要的技术，提高了自动控制水平，可以有效解决设备中的一些难题和缺陷。由于可靠性好、适应性强，PLC在自动化控制领域得到了广泛的应用，小到可以操作一个站点、一个元件、一个设备；大到足以控制一条生产线、多台设备，甚至整个工厂。可以说，在今天的自动控制中，PLC技术几乎是不可分割的。本文将对PLC技术在自动控制领域的应用进行总结和探讨。

1，PLC的概念和特点

1.1，PLC的基本含义

PLC的中文定义是可编程逻辑控制器，可以将设备的控制指令加载到其内存中执行命令并存储功能。其微处理器功能主要用于自动控制的数字操作。PLC由电源、输入/输出接口、数模转换器、指令数据存储器等部件组成。早期的PLC功能单一，只有逻辑控制一种功能，设计制造周期长，布线复杂，维护困难。但随着不断的优化和改进，这些简单的功能已经扩展为集时序控制、多机通信、模拟控制和逻辑控制于一体的多功能控制器。目前，用于电气自动控制系统的PLC已经接近或相当于一台微机主机，其可靠性和可扩展性的优势已经广泛应用于多种自动控制领域。

电源利用整流模块将我们常用的交流电转换成直流电供PLC内部运行。开关稳压电源的供电方式是目前PLC供电系统中广泛采用的供电方式。CPU单元(中央处理器)是PLC的大脑和核心部件，其功能是运行和处理用户数据，进行数学和逻辑运算，协调整个控制系统。其优越的性能决定了PLC的运行速度和处理能力。存储器的功能是存储信息，如用户程序、系统程序和逻辑变量。与PLC相连的被控设备称为输入输出单元，输入单元是信号传输到PLC的枢纽，可以接收来自检测元件和命令元件的信号。输出单元的作用是将PLC的控制指令传送给被控设备。

通信联网也是PLC极其重要的功能，使PLC之间、PLC与智能设备之间、PLC与计算机之间能够交换数据信息，形成完整的控制系统，达到集中控制的目的。像计算机一样，PLC有一个网络接口，这使它能够通过光缆或双绞线在很远的范围内交换数据和信息。数据通信可以分为两种方式:串行通信和并行通信。并行通信以字或字节为单位，传输速度快，但需要的传输线数量多，适合短距离数据传输。串行是基于二进制的，每次只传输一位，所以需要的传输线数量少，成本低，适合远距离数据传输。

1.2、PLC技术的特点

简单高效:简单，我们可以理解为安装方便，配置灵活；效率高，我们可以理解为运行速度快。与计算机系统的安装相比，PLC的安装对安装环境要求不高，不需要设置专门的机房或屏蔽措施。使用时，只要接口端子与执行和检测机构正确连接，就能正常工作。用户可以根据自动控制的需要对PLC进行不同的组合，可以简单灵活地改变控制系统的规模和功能。而且PLC编程简单易用，技术人员没有计算机专业知识也可以编程。PLC程序控制的执行方式会使其运行速度更快，可靠性大大提高，这是传统逻辑方式无法比拟的。

实用性强:PLC技术适用于各种应用场合，其可变性和编程简单性使其非常实用。PLC控制功能好，可靠性强，可根据自动控制系统的要求进行扩展。它体积小、功耗低、集成度高，非常适合各行各业的自动控制。目前，大多数PLC系统都是用高度集成的单片机设计的。随着面向测控系统的外围电路的增强，PLC技术可以方便灵活地应用于复杂的自动控制系统和设备，如工业过程控制、工业控制器、过程检测和电气自动化控制系统等，且多为以PLC技术为核心的多极网络系统。

抗干扰能力强:采用隔离和屏蔽，有效提高了PLC技术的抗干扰能力。PLC的控制电源通常由电网提供，但电网的供电容易受到干扰，如大型设备的启停、整流器故障、电网短路等。，会影响PLC的供电，并可能造成PLC的操作错误或程序错误，从而导致自动控制设备的误操作和失控现象。PLC的核心元件要用集成稳压器滤波。改善PLC的接地系统，一方面可以提高其安全性，避免电网中过压过流的危害，另一方面会抑制电磁干扰。在实际应用中，PLC采用一点接地方式，通过一点连接附近接地点和所有接地端子，提高抗干扰能力。

2.PLC技术在电气自动化中是如何应用的？

2.1，开关控制

开关控制是PLC技术中最基本的应用。开关控制的目的是使PLC根据开关的历史输入组合和当前输入顺序产生相应的开关输出，从而实现系统按照给定的逻辑顺序工作。PLC常见于电气控制电路中，能提供开关信号的开关元件有温度开关、行程开关、按钮等。行程开关的功能可用于反馈运行位置。在电气设备的指定位置安装行程开关，行程开关的触点连接到PLC的输入点，使PLC程序通过输入点的通断状态做出相应的输出。如果我们想让电气设备完成某个动作或一系列动作，就必须通过按钮向PLC传输信号，完成指令操作。温度开关给出的信号也是一个开关值。为了简化控制系统，将不是开关值的温度信号处理成开关值。当达到设定的温度时，温度开关中的继电器将被打开，这将向PLC发送信号，PLC将根据接收到的信号决定是否执行命令。

2.2、顺序控制

顺序控制应用于电气工程。如果将一个控制系统分解成若干个独立的控制动作，并且为了保证生产的正常运行，每个独立的控制动作都能按照给定的顺序执行任务，不会出现任何错误。实现PLC逻辑控制的三个基本要素是工作任务、传输目标和传输条件。缺一不可，顺序控制功能无法实现。通过对这三个条件的改进和优化，可以有效提高自动控制系统的稳定性和效率。按照给定的顺序实现执行是顺序控制系统最基本的特征，顺序控制可以细分为逻辑顺序、条件顺序和时间顺序。逻辑顺序是根据给定的条件按顺序执行命令。条件序列是指执行条件是否能满足逻辑控制的要求。时序就是执行时间，什么时候开始执行命令，什么时候停止执行命令。顺序控制提高了工业领域的自动化控制水平。顺序控制是工业自动控制系统中一种典型的控制方式，应用广泛，如交通灯的控制、商品包装生产线的控制等。

2.3、闭环控制

在传统的电气工程领域，自动化的普及和应用程度不高，更多的是采用人工的方式来启动和停止电气设备，这样既不会保证设备的安全可靠性，也降低了工作效率。而PLC在模拟闭环控制中的应用有效地解决了此类问题。在工业生产和日常生活的应用中，闭环控制广泛应用于自动控制系统，如运行电机的自动控制，以及电机转速、流量、液位、温度和压力的控制系统等。，全部采用闭环控制系统。闭环控制可分为单闭环控制和多闭环控制系统。对于控制两个过程变量的比率比控制它们之间的绝对值更重要的系统，例如控制需要同步的两个设备的速度，可以采用单闭环控制系统。多闭环控制系统使两个过程数据变量的比值保持恒定，如电气设备自动调温系统的控制。在选择闭环控制系统时，应根据需要选择最佳方案。

3.PLC技术在电气自动控制系统中的应用及发展方向。

目前，随着大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC技术已经非常成熟。不仅提高了可靠性，降低了成本，增强了控制功能，降低了功耗和体积，而且随着图像显示、通信网络和数据处理的发展，PLC向连续生产过程控制方向发展。一方面，为了满足自动控制系统小型化的需要，应大力发展性价比更高、速度更快、体积更小的PLC。另一方面也在向速度更快、容量更大、技术更完善的大型PLC方向发展。随着电气自动化向更复杂的控制系统发展，人们对PLC数据信息的传输和处理能力提出了更高的要求，其存储器的容量也越来越大。

为了满足自动化控制领域的各种自动控制需求，近年来，PLC技术中开发应用了许多新的模块和器件，如智能输入输出模块、PLC故障排除智能检测模块、温度控制模块等。这些新模块的应用和开发，增强了PLC的使用功能，扩大了PLC的应用范围，提高了自动化系统的稳定性。未来PLC软件技术的发展趋势将朝着* * *多种编程语言共存互补的方向发展。PLC的编程语言将在时序函数语言、指令语言和梯形图语言的基础上得到丰富和扩展，并向更高的层次发展。

随着相关软硬件技术、商业模式和社会价值的发展，PLC将向虚拟化方向发展。PLC虚拟化是利用通用的标准硬件模块和软件，模拟或仿真特定的PLC硬件系统。PLC虚拟化的发展将使任何个人和组织避免重复制造，提高服务和软件建设各方面的效率，加速各种应用的建设和落地。而且PLC虚拟化的应用将从根本上改变现有自动控制系统中的安全治理模式和安全架构。

4.结束语

由于其自身的特点和优势，PLC技术在电气自动化领域发挥着重要的作用，保证了电气自动化系统的安全性和可靠性，提高了自动化程度和工作效率，而随着PLC技术的不断发展和创新，也将使电气自动化的应用得到非常广阔的发展空间。本文简要概述了PLC的基本含义、特点及发展前景，并阐述了PLC技术在电气自动化领域的应用，以供相互学习。

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