PLC技術在自動化控制系統中應用
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PLC技術是一種可擴展的編程控制器，這是一種結合了計算機技術的先進控制方式。PLC系統按結構分為眾多的控制模塊，例如電源模塊，中央處理器模塊，模擬量輸入輸出模塊，數字量輸入輸出模塊，特殊模塊等，實現了智能控制功能。PLC技術的基本運行原理是通過輸入模塊，將現場信號及設備狀態讀取到系統內，然后通過中央處理器根據編寫的程序處理邏輯關系，最后通過輸出模塊輸出控制信號，以實現智能邏輯控制。隨著現階段計算機技術的進步，在自動化控制技術的研究過程中更多的將PLC系統和計算機系統有效地集成在一起，組成一套大型的DCS系統。另外，隨著計算機處理技術的發展，在系統中應用了高速CPU、高速計數，脈沖控制等模塊，以提高PLC在實際過程應用中的控制能力。并實現了數據共享，遠程控制等功能。另外在PLC系統的設計過程中，通過靈活多樣的程序設計，將工藝流程通過梯形圖、語句表的方式系統的展現出來。
2PLC技術的主要特點及價值
2.1特點
（1）應用廣泛自動化控制系統中使用PLC、觸摸屏、工控機、伺服控制器等工控設備，已經是每個制造企業普遍采用到的技術。可以說現在的工業生產、產品制造都離不開以PLC系統為基礎或核心的控制系統。通過PLC系統實現的人機交互、設備的遠程控制、參數設置、報警提示，實時數據的傳送在工業現場隨處可見。并且通過程序開發實現了對設備的自動化、智能化、網絡化技術水平的提升。通過豐富的通訊協議將工業現場分散的控制節點和上位機融合組成一套大型控制系統。可以說PLC控制系統是自動化設備的靈魂，為技術人員提升控制系統的水平提供了方法和手段。（2）工業生產網絡化PLC系統利用靈活多樣的通訊接口可實現集散控制、遠程的數據提取及控制，比如應用廣泛的DCS、數據監控平臺、設備群控等系統。并且利用Modbus、自由口通訊協議實現了第三方儀表及設備的通訊。另外通過時序控制可實現在單一網絡的數據輪詢，提高了PLC網絡的利用率，拓展了PLC的應用范圍。PLC豐富的通訊協議接口便于將現場傳感器、智能儀表、智能執行器的等現場設備數字化后整合到DCS控制系統中，是現場設備控制層的關鍵節點。
2.2價值
PLC技術是一種可塑性非常高的技術，在應用過程中具有極高的靈活性和適用性。在過程控制中，可以基于豐富的邏輯程序完成相應的對象控制。此外PLC系統的數據格式采用與計算機技術相同的數據類型，用戶可以運用與計算機編程相同的方式來完成所需的算法。例如利用循環、分支、選擇、判斷、嵌套等結構完成對工藝的過程控制。另外編程軟件中提供了海量的動合、動斷觸點，足夠使用的寄存器、存儲器、定時器、計數器及特殊功能繼電器。特別是PLC行業的龍頭企業西門子公司具有的指令語句表編程語言，可以類似于匯編語言進行結構化的編程。在實際應用中重復使用的程序可以編寫成帶輸入輸出接口的子程序，對輸入存儲器賦值就可以得到需要的結果，也可以通過多次調用子程序完成生產過程中重復進行的動作。西門子公司在其軟件開發過程中將過程控制常見的PID控制、變頻器控制、讀寫系統時間、模擬量輸入輸出的比例和數據類型轉換等編寫成功能塊，提供給程序開發人員使用，減輕了開發人員的編程負擔，節約了大量的時間去用于解決現場工藝難題。再比如電動機的電流也可以通過現場儀表的通訊接口遠程傳送到控制室進行實時監控，這些現場數據的采集對保證生產的連續性、安全性、可靠性、節能降耗等都存在巨大的價值。
3PLC技術在電氣工程中的應用
3.1在電氣系統簡化中的應用
對于傳統電氣系統的結構及布線而言，是將電氣元件的數量及布線的復雜性作為衡量自動化水平的標準，但這降低了使用過程中的可靠性和增加了故障維修的難度。通過運用PLC技術形成的電氣自動化系統，不需要大量的電氣元件及線路，所有的控制器件及邏輯判斷可以由PLC內部程序實現，自動化系統的運行效率得到了極大的提高，整個系統結構更加簡明有效，功能增強體積縮小，使整個控制系統跳躍式發展到程序控制階段。
3.2在維護及控制邏輯變更中的應用
與PLC控制系統相比，傳統的電氣控制系統在使用過程中故障的頻率更高、故障維修時間更長，而且這些故障的修復通常還存在著測試的風險，導致某些關鍵部件的損壞。此外當工藝要求發生變化時改變控制邏輯非常困難。而在應用了PLC技術之后，可以通過軟件、程序及時檢查和評估故障發生的原因，以便迅速查明故障的位置，并在極短的時間內迅速恢復整個系統的運行。同時PLC系統具有在編程、工藝發生變化的過程中隨時進行測試、重寫的功能，不需要重新調整元器件及布線，通過編寫程序快速有效的變更控制邏輯，達到預期的控制效果。這些優勢在自動化系統的使用中，大幅提升了設計的效率和維修的質量。
4PLC技術在電氣自動化控制中的應用
4.1在順序控制中的應用
PLC控制系統廣泛用于順序控制中。在過程應用中，使用CPU控制模塊，輸入輸出控制模塊和傳感器相互配合，可以迅速的組合成一套連續生產的順序控制系統。例在現階段的火力發電廠中的氣力輸灰系統，上煤連鎖系統。同時值得特別注意的是，在技術應用過程中，有必要通過網絡化來實現遠程控制和現場傳感器信息輸入。在實際的應用過程中，對現場工作站進行網絡化連接，可達到利用工作站控制電氣設備的效果，使系統的覆蓋面更廣，控制連鎖的現場設備更多，增加系統的可靠性及安全性。
4.2在閉環控制系統中的應用
將PLC技術應用于電氣工程中的伺服控制環節，可以保證機械設備加工精度控制。配合伺服控制器、伺服電機等部件，可以完成如多臺電動機的同步運行，運動控制中的位移角度控制等一些過程控制中的難題，在自動化產線、工業機器人制造、數控機床等多領域得以應用。在閉環控制系統中通過數字脈沖編碼器獲取伺服電動機的位置信息，對位置信息進行比較、判斷、修正可以保證機械在可控的范圍內運動，達到對加工精度控制的要求，收到滿意的效果。由于PLC系統是一套全數字化系統，對伺服控制系統中動態誤差、穩態誤差和靜態誤差的修正提供了很好的技術手段，在系統的調試過程中可以通過數據的調整完成對機械設備加工精度誤差的修正，大大縮短了閉環控制系統的設計、開發周期。
4.3在機床電氣系統中的應用
對于機床的數控系統而言，機床的控制系統已經實現多軸聯動。而傳統的電氣控制系統只能去加工簡單的、精度要求不高的零部件。對于復雜的、精度要求高的機械加工場合只能使用具有PLC技術的控制系統。在使用了PLC技術的數控系統中，整個加工過程各個聯動軸的動作完全由編寫的程序及編碼器反饋的參數控制。此外多軸聯動數控系統中急需解決的問題是動態性能和加工精度，這對控制系統的硬件提出了更高的要求，例如高位數CPU（64位）在數控裝置上的應用，高速納米級插補運算、高分辨率伺服，開放式PLC。而在軟件方面，指令代碼的發展成為了提高加工質量的關鍵要素，將簡單的指令組合在一起形成帶輸入輸出參數功能塊、對精度的補償、加工全過程的仿真、標準件加工的自動編程等功能都是對加工質量的保證。開發出一套操作簡單、加工精度高，多軸聯動的數控機床為包括PLC技術在內的數控系統提供了廣闊的發展空間。
4.4在工業機器人系統中的應用
在工業生產過程中，工業機器人的運用提高了工業產品生產的質量和效率。管理人員和編程人員可以根據對產品生產的質量要求將指令輸入到PLC系統中，從而使工業機器人可以連續運行。在生產過程中，中央控制室可以實時監控到機器和設備的運行狀態，并對工業機器人的生產計劃參數進行實時的調整。如果發現產品質量出現了偏差，可以及時停止生產過程并進行故障維護，PLC系統通過模擬仿真程序可以快速的找到故障原因，重新輸入參數、修正指令可以及時的恢復系統運行。以此確保產品的質量和生產的效率。工業機器人的使用將工業生產帶入到無人化時代，工業產品的生產質量和生產效率都出現了跨越式的提高。
5結束語
PLC技術被廣泛應用于當前的電氣工程、自動化控制中，促進了我國電氣工程自動化控制技術的發展，PLC技術的應用可以有效地優化和增強控制系統的自動化、智能化、網絡化水平，是工業領域發展不可或缺的組成部分。在追趕世界先進制造水平的今天，深入研究和掌握PLC技術并使其國產化是現在面臨的緊迫問題，在此希望國產PLC產品盡快到達國際一流水準。
作者:崔立敏 單位:浙江華潤三九眾益制藥有限公司