摘要：PLC技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的電氣控制中。本文基于PLC技術(shù)在電氣控制應(yīng)用的角度，進(jìn)行探討和分析，以期促進(jìn)電氣控制技術(shù)的發(fā)展。上海臣冠工業(yè)控制設(shè)備有限公司

關(guān)鍵詞：PLC；電氣控制；電氣技術(shù)；電氣設(shè)備

1PLC在電氣控制應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

1.1體積小、重量輕

小型的PLC其底部尺寸小于100mm，重量小于150g，由于PLC體積小的特點(diǎn)，發(fā)熱量低功耗僅為數(shù)瓦（W）。

1.2實(shí)用性更強(qiáng)

PLC除了具備基本的邏輯處理功能，還具有一定的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，適用于各種規(guī)模的電氣控制場(chǎng)合。PLC除了能夠應(yīng)用于模擬電氣控制系統(tǒng)外，還可應(yīng)用到電氣數(shù)字控制系統(tǒng)，兼容性更高。隨著對(duì)PLC的研發(fā)和應(yīng)用，其功能也要越來(lái)越豐富，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度、位置控制，以及對(duì)CNC多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行控制。

1.3抗干擾能力強(qiáng)

由于PLC采用大規(guī)模集成電路技術(shù)制作而成，其內(nèi)部電路采取了*的抗干擾處理工藝，具有相當(dāng)不錯(cuò)的穩(wěn)定性。PLC還能自動(dòng)檢測(cè)硬件故障，檢測(cè)到故障并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。PLC軟件層面，使用者可根據(jù)需要在外圍器件編寫故障自診斷程序，使PLC在軟件和硬件層 有良好的自我保護(hù)功能。

2電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)

2.1PLC電氣控制在立式倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用 

立式倉(cāng)庫(kù)作為物流管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是倉(cāng)儲(chǔ)管理一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段立式倉(cāng)庫(kù)主要有貨架、計(jì)算機(jī)以及PLC等部分組成，其中PLC作為立式倉(cāng)庫(kù)的電氣控制核心。立式倉(cāng)庫(kù)的電氣控制系統(tǒng)中，采用的是閉環(huán)控制，高速計(jì)數(shù)器接收編碼器反饋的轉(zhuǎn)數(shù)，再把轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)發(fā)向PLC，實(shí)現(xiàn)單次電機(jī)閉環(huán)控制。

2.2PLC電氣控制在機(jī)床的應(yīng)用

機(jī)床的電力控制中CNC與PLC裝置各自獨(dú)立，同時(shí)2個(gè)裝置都要經(jīng)過(guò)CNC內(nèi)部進(jìn)行傳遞。PLC電氣控制信號(hào)，則通過(guò)T/O以及CNC從而實(shí)現(xiàn)PLC電氣控制功能。PLC能夠初始化機(jī)車面板上信號(hào)，實(shí)現(xiàn)急停、******子程序、控制主軸使能等功能；自動(dòng)夾緊機(jī)床，對(duì)機(jī)床通信情況自動(dòng)檢測(cè)斷 及 位，還可自動(dòng)換 。PLC在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床監(jiān)控自動(dòng)化，大幅度提高機(jī)床生產(chǎn)率。

2.3PLC電氣控制在開關(guān)量控制的應(yīng)用

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，保證了控制系統(tǒng)自動(dòng)切換方式，從而解決通斷時(shí)反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，提高電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行效率。

2.4PLC電氣控制在控制順序的'應(yīng)用

通常采用PLC技術(shù)的企業(yè)往往將其作為順序控制器來(lái)使用，在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，順序控制是PLC運(yùn)作的一個(gè)常見環(huán)節(jié)。把PLC系統(tǒng)納入電氣自動(dòng)化順序控制的環(huán)節(jié)時(shí)，要滿足幾點(diǎn)要求，如：只有設(shè)計(jì)科學(xué)以及組合合理的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)才能應(yīng)用PLC進(jìn)行順序控制。

2.5PLC在分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

通過(guò)分散控制系統(tǒng)的信號(hào)傳輸，能夠?qū)刂茖?duì)象進(jìn)行分類，在分類基礎(chǔ)上進(jìn)行單獨(dú)控制。有很多種控制裝置都能夠連接PLC設(shè)備，利用設(shè)備連接各種類型的PLC能夠?qū)崿F(xiàn)PLC分散控制。特別是在個(gè)別設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，PLC分散控制能夠及時(shí)切斷故障設(shè)備的信號(hào)，避免故障影響到其他設(shè)備。

2.6PLC在集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用

以計(jì)算機(jī)作主橋接通道，把各種電器設(shè)備連接起來(lái)，在集中控制系統(tǒng)中PLC處于核心控制的地位，通過(guò)它能夠?qū)Χ鄠€(gè)電氣設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一控制。以合理的連接順序和連接方式，使多種設(shè)備能被統(tǒng)一控制。

2.7PLC在數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

通過(guò)PLC技術(shù)控制，在運(yùn)行過(guò)程中能夠?qū)﹄姎庀到y(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算、轉(zhuǎn)換、傳達(dá)和存儲(chǔ)等功能。PLC把存儲(chǔ)器處理數(shù)據(jù)傳輸至機(jī)械電氣裝備，其內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，并根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制。

2.8PLC在運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用

3、輸入/輸出單元異常、擴(kuò)展單元異常：發(fā)生這類報(bào)警時(shí)，應(yīng)首先檢查輸入/輸出單元和擴(kuò)展單元連接器的插入狀態(tài)、電纜連接狀態(tài)，確定故障發(fā)生的某單元之后，再更換單元。

4、不執(zhí)行程序：一般情況下可依照輸入---程序執(zhí)行---輸出的步驟進(jìn)行檢查

(1)輸入檢查是利用輸入LED指示燈識(shí)別，或用寫入器構(gòu)成的輸入監(jiān)視器檢查。當(dāng)輸入LED不亮?xí)r，可初步確定是外部輸入系統(tǒng)故障，再配合萬(wàn)用表檢查。如果輸出電壓不正常，就可確定是輸入單元故障。當(dāng)LED亮而內(nèi)部監(jiān)視器無(wú)顯示時(shí)，則可認(rèn)為是輸入單元、CPU單元或擴(kuò)展單元的故障。

(2) 程序執(zhí)行檢查是通過(guò)寫入器上的監(jiān)視器檢查。當(dāng)梯形圖的接點(diǎn)狀態(tài)與結(jié)果不一致時(shí)，則是程序錯(cuò)誤(例如內(nèi)部繼電器雙重使用等),或是運(yùn)算部分出現(xiàn)故障。

(3)輸出檢查可用輸出LED指示燈識(shí)別。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果正確而輸出LED指示錯(cuò)誤時(shí)，則可認(rèn)為是CPU單元、1/0接口單元的故障。當(dāng)輸出LED是亮的而無(wú)輸出，則可判斷是輸出單元故障，或是外部負(fù)載系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。

另外，由于PLC機(jī)型不同，1/0與LED連接方式的不一樣(有的接于1/0單元接口上，有的接于1/0單元上)。以，根據(jù)LED判斷的故障范圍也有差別。

5、部分程序不執(zhí)行：檢查方法與前項(xiàng)相同;但是，如果計(jì)數(shù)器、步進(jìn)控制器等的輸入時(shí)間過(guò)短，則會(huì)出現(xiàn)無(wú)響應(yīng)故障，這時(shí)應(yīng)該校驗(yàn)輸入時(shí)間是否足夠大，校驗(yàn)可按輸入時(shí)間<輸入單元的*響應(yīng)時(shí)間+運(yùn)算掃描時(shí)間乘以2的關(guān)系進(jìn)行。

6、電源的短時(shí)掉電，程序內(nèi)容也會(huì)消失：

(1) 這時(shí)除了檢查電池，還要進(jìn)行下述檢查

(2)通過(guò)反復(fù)通斷PLC本身電源來(lái)檢查。為使微處理器正確啟動(dòng)，PLC中設(shè)有初使復(fù)位點(diǎn)電路和電源斷開時(shí)的保存程序電路。這種電路發(fā)生故障時(shí)，就不能保存程序。以可用電源的通、斷進(jìn)行檢查。

(3) 如果在更換電池后仍然出現(xiàn)電池異常報(bào)警，就可判定是存儲(chǔ)器或是外部回路的漏電流異常增大致。

(4)電源的通斷是與機(jī)器系統(tǒng)同步發(fā)生，這時(shí)可檢查機(jī)器系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲影響。因?yàn)殡娫吹臄嚅_是常與機(jī)器系統(tǒng)運(yùn)行同時(shí)發(fā)生的故障，絕大部分是電機(jī)或繞組產(chǎn)生的強(qiáng)噪聲致。

7、PROM不能運(yùn)轉(zhuǎn)：先檢查PROM插入是否良好，然后確定是否需要更換芯片

8、電源重新投入或復(fù)位后，動(dòng)作停止：這種故障可認(rèn)為是噪聲干擾或PLC內(nèi)部接觸不良致。噪聲原因一般都是電路板中小電容容量減小或元件性能不良致，對(duì)接觸不良原因可通過(guò)輕輕敲PLC機(jī)體進(jìn)行檢查。還要檢查電纜和連接器的插入狀態(tài)。

9、變頻器對(duì)PLC模擬量的干擾：在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，變頻器的使用越來(lái)越廣泛，變頻器對(duì)PLC模擬量干擾問(wèn)題也凸顯出來(lái)。下面舉一個(gè)變頻器對(duì)PLC模擬量干擾的例子以及用信號(hào)隔離模塊克服此類干擾的解決辦法。

現(xiàn)象說(shuō)明：西門子PLC中AO點(diǎn)發(fā)出一路4-20mA電流控制信號(hào)，輸出至西門子變頻器，無(wú)法控制變頻器啟動(dòng)。

基于以上幾點(diǎn)，我們選用奧越信公司生產(chǎn)的OYES-200可編程序控制器作為控制核心，通過(guò)對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的運(yùn)行。系統(tǒng)硬件組成

主要構(gòu)成如下：奧越信 OYES-200系列CPU一臺(tái)、數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223一臺(tái)、模擬量擴(kuò)展模塊EM231一臺(tái)，我們將各個(gè)電機(jī)和閥門的狀態(tài)及控制信號(hào)接入西門子PLC，由西門子PLC對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行控制；EM231可接收罐車重量信號(hào)4-20mA電流信號(hào)。我們也可以將這些信號(hào)通過(guò)EM277模塊按照 PROFIBUS-DP協(xié)議將系統(tǒng)連接到全廠PROFIBUS-DP線上，將系統(tǒng)升級(jí)為一個(gè)PROFIBUS-DP從站，實(shí)現(xiàn)中控室對(duì)散裝車間的控制.

PLC的發(fā)展趨勢(shì)

1、功能向增強(qiáng)化和*化的方向發(fā)展，針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，開發(fā)出*化的PLC產(chǎn)品。以此來(lái)提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和*化水平。

2、規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展，小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場(chǎng)，應(yīng)用的規(guī)模從幾十點(diǎn)擴(kuò)展到上千點(diǎn)，應(yīng)用功能從單一的邏輯運(yùn)算擴(kuò)展幾乎能滿足有的用戶要求。

3、系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開放化方向發(fā)展，以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在WINOOWs平臺(tái)上開發(fā)符合全新一體化開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。

通過(guò)提供標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的接口，可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)[2]。

PLC的功能特點(diǎn)

PLC的功能 隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC的功能日益增多。它不僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制，而且能實(shí)現(xiàn)多機(jī)群控制；不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下：

1、開關(guān)量邏輯控制

這是PLC的*基本的功能。PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開關(guān)控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。使用PLC提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值既可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開關(guān)來(lái)設(shè)定，其值可進(jìn)行在線修改，操作十分靈活方便。

2、模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過(guò)使用這些模塊，把現(xiàn)場(chǎng)輸入的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送CPU處理；而CPU處理的數(shù)字結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備，以完成對(duì)連續(xù)量的控制。

3、閉環(huán)過(guò)程控制

使用PLC不僅可以對(duì)模擬量進(jìn)行開環(huán)控制，而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。配置PID控制單元或模塊，對(duì)控制過(guò)程中某一變量（如速度、溫度、電流、電壓等）進(jìn)行PID控制。

4、定時(shí)、定位、計(jì)數(shù)控制

PLC具有定時(shí)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制。定位控制是PLC不可缺少的控制功能。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實(shí)現(xiàn)各種需求的定位控制。PLC具有計(jì)數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)計(jì)數(shù)器或高速計(jì)數(shù)模塊。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)控制。、 5、順序（步進(jìn)）控制

在工業(yè)控制中，選用PLC實(shí)現(xiàn)順序控制，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言——順序功能圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。

6、網(wǎng)絡(luò)通信

現(xiàn)代PLC具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對(duì)遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。PLC通過(guò)RS232接口可與各種RS232設(shè)備進(jìn)行通信。PLC還可與其它智能控制設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）實(shí)現(xiàn)通信。PLC與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高交流電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化控制水平。

7、數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票韀2]。