PLC在自动化生产线电气控制系统中的应用

PLC在自动化生产线电气控制系统中的应用

吕坚

杭州百程企业管理咨询有限公司

摘要：近些年来，我国社会不断进步，科学技术取得了显著的发展，电气自动化控制系统运用也日益受到人们的关注，以更好地适应目前各行业生产等实践需求。目前，电气自动化控制系统在应用中仍然有着很多的问题和缺陷，其越来越不能适应人们的生产和生活需求。为更好地解决这个问题，在电气自动化控制系统中应用可编程逻辑控制器（programmablelogiccontroller,PLC），极大提升电气控制的工作效能，大幅减少电气维修和安装的费用。

关键词：PLC；自动化生产线；电气控制系统；应用

引言

PLC技术应用于电气自动化控制时，可以实现现代控制技术与计算机技术的有机统一，助力闭环管控、顺序控制和开关控制等，实现技术升级与完善，切实保障电气自动化控制工作的顺利开展。不断发展的技术及工业水平，带动了PLC技术的升级更新，然而，受制于人才缺失，PLC技术实际应用效率并不高。所以，应加强对技术人才的培养，提高PLC技术的使用效率和实用价值，从而提升电气自动化控制水平，增强自动化控制的抗干扰性。

1PLC与电气自动化控制

1.1PLC的工作原理

一般而言，PLC的工作形式是循环扫描。当PLC接上电源后，便能启动用户扫描功能，扫描完成后，能储存用户数据，并通过执行程序系统完成相关指令，启动程序可以多次反复，直至运行系统暂停。扫描周期是指扫描全过程的时间，主要可以分为公共处理、程序执行、周期计算、端口刷新和端口服务等５个不同阶段。在公共处理阶段，PLC主要有监控计时、外部连接设备检查、用户内存检查等三种操作形式。当在这一处理过程中出现异样时，就会接通故障显示线路，并亮起故障显示灯，由此可以使工作人员了解出现故障的原因所在。在用户执行阶段，主要是读取、分析及执行存储器当中的有关数据；在周期计算阶段，这主要是提取不同周期数据。

1.2PLC技术的特点

对于PLC而言，灵活实用是其重要技术特征，将之纳入电气工程自动化的全过程当中，有助于实现精准的电路控制，针对不同生产要求，形成不同线路控制。在传统的电气工程控制当中，计算机完成操作扫描任务之后无法完全实现任务的控制要求，往往存在一定的效率执行缺陷。然而，加入PLC技术之后有助弥补这一缺陷，实现任务控制的全面性、精准性，既可以针对不同任务开展不同控制，又能够自动识别任务类型，根据任务内容执行不同操作，有着极强的环境适应能力。无论是常规的电气工程控制条件，还是较为恶劣的控制环境当中，都能够稳定、正常运行所有机器设备。此外，在抗磁干扰能力方面，PLC技术也有一定的优势，能够实现稳定、安全和可靠地运行，大大地方便了工作人员进行具体的流程操作。因此，PLC技术应用在电气自动化控制过程中是大势所趋。

1.3电气自动化控制

在电气自动化控制当中，往往会为了满足设备运行条件而通过不同辅助设施来运行机械设备。这些辅助设备包括继电器、开关等，它们的共性是具备一定的控制能力，并且能够形成二次回路。作为电气自动化控制的核心，继电器本质是具备自动开合能力的开关，属于一种常见的开关。作为传统电气自动化控制中的常见设备，继电器应用于较多的控制系统，尤其是离散型控制系统。

2PLC在电气自动化控制系统中的应用优势

2.1自动控制

自动控制是指电气装置在工作时，无论发生任何问题，都可以自动地进行处理，而不用等到发生问题之后，工作人员才对问题进行分析或检修装置。具体工作原理是利用PLC将电气装置内的有关资料预先存入电脑，并发出遥控装置的命令，安全高效地实现电气控制。目前，PLC在电气自动化控制系统中的应用持续深入，特别是在工业的电气自动化控制系统中，PLC呈现出非常出色的性能。通过在电气自动化控制系统中应用PLC，能够实现良好的通断控制，增强电气控制效果，确保其传输的稳定性，更好满足现实需要。此外，将PLC作为一种先进的自动化设备应用于电气自动化控制系统中，不仅可以实现对生产过程中每一道工序的自动化控制，也可以实现对某一工序的独立控制。PLC可以加快电气自动化控制系统的更新换代速度，使电气自动化控制系统朝着智能化、小型化、大数据化方向发展，从而有效提高整个系统的运行效率。

1.2实时反馈

PLC具有实时反馈的功能，在电气装置的运转中，可以很好地监控电气装置的运转状况，还可以对可能发生的问题进行准确定位和处理，并及时采取措施，从而切实有效地提高生产效率。在传统的电气自动化控制系统中，必须由工作人员进行建模，存在人为操作导致的数据精度不高、无法及时反馈故障等问题。在电气自动化控制系统中应用PLC，可以通过远程监控实现电气控制，并对数据进行严密的控制，确保数据的一致性，保证数据的准确性、真实性，以提高电气自动化控制的精度，进而降低电气自动化控制系统的故障率，从而提升电气自动化控制系统的工作效率和品质。此外，应用PLC可以在一定程度上减少人为因素的影响，降低工作人员的工作强度，提高其工作积极性，并保证工作人员的人身安全，同时也可以减少企业的人工费用，进而提高企业的经济效益。

3PLC技术的发展历程

PLC技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代初。起初，PLC技术是为了替代传统的继电器控制系统而发展起来的。20世纪60年代初，由于对汽车工业的需求，有了对工业控制的新需求。这推动了发明一个更灵活、更可靠的控制系统的努力。DickMorley和他的团队在1968年开发了第一个PLC，它主要是用于汽车制造业，用于控制生产线上的工艺流程。20世纪70年代PLC技术开始商业化，并迅速在工业领域得到广泛应用。随着工业自动化的推进，PLC逐渐替代了传统的继电器控制系统，成为工业控制的主流技术。随着计算机网络技术的发展，PLC系统开始支持网络通信，实现了控制系统的远程监控和集成管理。PLC系统也开始与其他自动化设备进行联网，形成了完整的工厂自动化系统。随着智能制造和工业互联网的兴起，PLC技术不断演进，加强了与云计算、大数据和人工智能等先进技术的集成，实现了更高级别的工业自动化和智能化。如今，PLC技术已经成为工业控制和自动化领域的基础设施之一，应用于各种工业过程控制、生产线自动化、机器人控制、建筑物自动化等领域，为工业生产带来了巨大的效率提升和成本节约，促进了工业的持续发展和进步。

4PLC在自动化生产线电气控制系统中的应用

4.1在机床电控中的应用

机床是集电气控制与机械加工为一体的先进设备。在实际使用中，这些设备很容易出现各种故障，且故障表现形式多样，维修时还经常受到外部环境的干扰，这些因素都会影响机床的正常工作效率。为此，引入PLC技术到机床电控系统中，可以有效替代传统的机床电气控制方案，并优化继电器及接触器的控制系统。PLC技术通过为控制流程提供稳定的时间基准，并监测各类设备状态以实时响应异常，实现了对场景的控制、监视与管理的一体化。其利用高度集成的硬件电路和基于总线的模块化设计，结合专门的软件实现控制算法和系统管理，展现了其在易操作性和多功能性方面的显著优点。这项技术显著增强了直流系统的效率，并确保了电气设备的自动化控制性能达到高标准。

4.2开关量控制

在自动化控制系统中，传统方法通常采用电磁继电器来管理开关量，这个过程不仅复杂，容易触电，而且系统布线繁琐，这些因素都可能对系统正常运行带来负面影响，引发各类问题。显而易见的是，开关量控制的外界干扰问题，会严重影响到系统的可靠性和稳定性，使之具有不确定性，从而降低了系统的运行效率。然而，研究表明，利用PLC技术作为核心，在计算机系统中整合继电器和通信技术，有效促进了电气设备的高效率自动控制。要确保继电器的质量始终处于高标准，并且在使用过程中尽可能降低触点出现故障的风险。

同时，通过将PLC技术整合到开关量控制中，可以有效提高系统的运行效率，以更好地满足用户的需求。在设计阶段完成后，应通过引入断路显示器来进一步优化自动控制系统，并针对系统存在的问题进行持续改进，以提高系统的整体使用效率。

4.3自动化流程控制

PLC技术在电气工程中的另一个关键应用领域是自动化流程控制。通过PLC的编程能力，复杂的自动化控制流程可以得以实现，包括逻辑控制、计时、计数等多种功能，这对于提高电气工程中的工业过程自动化程度具有重要意义。自动化流程控制通过PLC技术的支持，实现了高度灵活的控制系统。PLC可以根据预先编写的程序自动执行一系列指令，无需人工干预。这对于复杂的制造过程尤为关键，例如汽车装配线或化工生产。在这些应用中，PLC可以协调各种机械设备和传感器，确保整个生产过程按照既定的顺序和速度进行，从而提高了生产效率和产品质量。在手动操作下，操作员可能会因疲劳、分心或误解指令而犯错，这可能导致严重的生产故障。而PLC技术的应用可以将这些潜在的错误降至最低。PLC系统执行任务时不会受到人的情绪或偶然因素的影响，因此更加可靠。这对于对产品质量和生产安全性要求极高的行业尤为重要。PLC系统可以确保每次执行任务时都按照相同的程序进行，不会出现变化或波动。这对于需要高度一致性的工业过程非常关键，例如食品生产中的包装或医药制造中的药物混合。一致性可以确保产品质量的稳定性，并有助于遵循法规和标准。

4.4能耗管理

能源管理不仅关乎企业的成本效益，还直接关系到环境的可持续性。在这一领域，PLC技术发挥了重要的作用，通过实时监测能耗数据、识别节能机会以及自动调整系统来降低能源消耗，为电气工程带来了巨大的改进。PLC技术可以捕捉到设备的能源消耗情况，并以可视化的方式呈现，让管理人员能够迅速识别能耗高峰和低谷。这种数据的透明度对于制定节能策略至关重要，企业可以有针对性地采取措施来降低高峰期的能源消耗，以及在低谷期间充分利用电力资源。PLC技术有助于自动调整系统以降低能源消耗。通过编程和自动化控制，PLC可以根据预设的能源效率标准来管理设备的运行。例如，在温度控制方面，PLC可以自动调整暖通空调系统的操作，以确保室内温度保持在最节能的范围内。这种自动化调整不仅减少了能源浪费，还提高了系统的效率。PLC技术还可以实现智能能源管理。通过与传感器和数据采集系统的整合，PLC可以根据不同的能源需求和供应情况做出决策。例如，它可以在电力成本较低的时候自动启动重要设备，以最大程度地降低成本。这种智能能源管理不仅有助于节省能源开支，还有助于减少对高耗能来源的依赖。

4.5远程监控与维护

通过引入远程监控技术，PLC系统可以实现对电气设备连接线的远程实时监测和维护，为工程师提供了更便捷、高效的管理手段。首先，远程监控系统能够通过网络远程访问连接线的实时数据，包括温度、电流、电压等关键参数，使工程师可以随时随地了解连接线的运行状态，及时掌握设备运行情况，减少对现场的依赖性。其次，远程监控系统还能够实现对连接线设备的远程调试和优化。工程师可以通过远程控制PLC系统，进行参数的调整和设备的升级，无须亲临现场，大幅提高了维护效率和响应速度。最后，远程监控系统还具备实时报警功能，一旦系统检测到异常情况，即刻发出警报通知相关工程师，有利于迅速采取措施防范潜在风险。远程监控与维护系统为工程师提供了大量的历史数据和运行日志，有助于深入分析设备性能，制定更科学的维护策略，推动连接线的智能化和可持续运营。此外，通过远程监控与维护的创新手段，加强PLC技术在电气设备连接线自动控制中的应用，不仅提升了系统的可靠性和稳定性，同时也降低了运维成本，为连接线的安全高效运行提供了先进而可行的解决方案。

结语

将PLC技术融入电气设备的自动化控制领域已经逐渐成为行业内的一种发展趋势。这种技术之所以能够在实际应用中表现出优越性，关键在于它有效地结合了计算机科学技术和现代通讯技术，这不仅极大地提高了工业电气设备控制的效率，同时也为其发展开辟了新的可能性。因此，在实施PLC技术的过程中，将不同研究领域的力量汇聚并不断推进PLC技术的发展和优化，进行持续改进是至关重要的。通过这种方式，可以最大化地发挥PLC技术的潜能，进而推动整个工业领域的前行。

参考文献

［１］　刘商海．PLC自控系统中的电机短路故障防护分析［Ｊ］．电气技术与经济，２０２２（３）：１５８-１５９．

［２］　胡玉辉，席振威．风力发电领域PLC控制系统的升级改造方案［Ｊ］．电气技术与经济，２０２３（２）：５７-６４．

［３］　詹明化．基于PLC技术的电气工程及其自动化控制分析［Ｊ］．现代制造技术与装备，２０２２，５８（１０）：２１０-２１２．

［４］　师荣艳，王亚君．电气工程自动化控制中PLC技术应用［Ｊ］．时代汽车，２０２２（７）：３１-３２．