基于PLC的自动化电气控制分析

基于PLC的自动化电气控制分析
早期电气控制应用都是以继电器作为自动控制系统，随着时代的发展，科技产品也开始讲求便利化，以追求高效率的时代，众多产品都朝向自动化，而现代机械功能的精密度越来越高，取而代之的就是现在最广泛使用的PLC可编程控制器，因此文章就是要来了解PLC的自动化电气控制。

标签：PLC；自动化电气控制；应用；结构；程序
1 PLC自动化控制的理念概述
可編程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，简称PLC。

在60年代，电气设备生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。

当时电气设备的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。

随着生产的发展，电气设备型号更新的周期越来越短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时、费工、费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。

为了改变这一现状，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，并在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。

可编程控制器简称PLC（Programmable Logical Controller），其特色为可利用软件程序来取代传统电气控制的配线工作，直接把控制电路的阶梯图（Ladder diagram）转换成PLC程序，键入可编程控制器内即可执行，省去了配线的麻烦，并在侦错、更改设计上能够更加方便，并且更有弹性。

2 PLC自动化控制的应用价值及其工作原理
第一，低成本。

利用电话线上网，最大的优点就是成本低。

由于利用电话线上网，直接使用现有互联网就可以实现通信，而不需要另外铺设电话线、光电缆等，大大地减少了在基础网络上的投资。

第二，范围广。

无所不在的电话线网络也是这种技术的优势。

电话线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。

第三，高速。

利用电话线上网能够提供高速传输。

第四，便捷。

不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC 带来的高速网络享受。

第五，永远在线。

PLC属于“即插即用”。

第六，结构灵活。

通过PLC技术实现Internet接入，可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率。

第七，家庭数字化。

PLC技术能够通过电话线将整个家庭的电器与网络联为一体，在室内的设备之间构筑起可自由交换信息的局域网，使人们能够通过网络来控制自己家里的电器设备。

最初研制生产的可编程逻辑控制器主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点，在继电器控制线路的哪个位置上都会同时动作；可编程逻辑控制器的CPU则采用顺序逻辑扫瞄用户程序的运行方式，如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，
该线圈的所有触点（包括其常开或常闭触点）不会立即动作，必须等扫瞄到该触点时才会动作。

为了消除两者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms。

因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式--扫描技术。

这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。

3 PLC的电气自动化控制的关键结构与程序
3.1 关键结构
首先探讨PLC的电气控制部分。

通过PLC内部所撰写的程序（程序为内部自带，可以做小部分修正），规划任一元件在特定时间接受指定任务完成工作，而自动控制系统中最重要元件就是马达，因为各部位的马达控制的整体工业场合的运作，例如进货、出货、XYZ轴的动量等，都需要通过马达的运转来完成，而马达什么时候运转？该如何运转？运转的时间？都是通过PLC内部的设定来完成。

而马达运转在PLC程序中所占有的是Y0～Y7、Y10～Y17的位址。

其次是极限开关部分，其在我们整体结构中也扮演了相当多的角色，而电气控制场合运行的状态显示便是使用极限开关来做一个监测以及信息回传的工作，制造场所内有无零部件便可通过极限开关对应到PLC所设定的位址，所设定位址为X20～27以及X30～37，零部件的进出均可通过灯号显示。

还有一项非常重要的工作赋予极限开关重要的使命，也即制造场所的安全。

制造场所若因为定位错误导致车间损毁、机械损坏、零部件损毁，若对应到现实的状况中，这是非常严重的事情，自动控制场所若不能达到安全有效率取代人力，反而容易延伸出诸多安全隐患。

因此，可以将这样的使命交给极限开关或是定位感测来达到极限位置的目的。

3.2 主要程序
一般而言，PLC控制应用的基本程序大致可分为输入/输出（I/O）模块、主机、程序书（读）写器等部分。

一是输入/输出（I/O）模块。

PLC的输入模块部分，多半是由主机自输入X 端送出微量的直流电，再经由外部的控制接点来决定输入接点为通路与否，该电流是否为通路，即为PLC主机判断输入信号的依据。

外部控制接点可能为按钮开关、极限开关、磁簧开关、光电开关、压力开关等各种形式的接点开关。

输出模块部分，多半为强电结构的负载元件，可直接供应系统控制及动作使用，但PLC本身不对外供电，其内部仅提供输出Y端与COM脚间的开关接点，需经由外部电源供电。

一般而言，多半为110V、220V交流或24V直流等，可连接于电磁阀（Solenoid）、指示灯（Lamp）、蜂鸣器（Buzzer）、继电器（Relay）线圈、计时器（Timer）线圈、计数器（counter）线圈等所有用电的负载元件。

二是主机。

PLC的主机含电源供应器、运算部门及记忆部门，连接点可与程序书（读）写器相连，本身具有计数器计数、计时器（Timer）计时、程序贮存、电源供应、逻辑判断及状况显示等功能。

三是程序书写器（又称程序读写器）。

一般而言，程序书（读）写器类似微电脑的键盘，除包含功能操作键及数字、命令键以外，另含有状况显示及模示切换开关等部分。

四是辅助设备。

PLC除本身主机的功能以外，不同机型可与各种不同的辅助设备连线以扩充其功能，最主要的辅助设备为通过RS422转RS232或USB界面与微电脑连线，利用微电脑来作为程序的编译，模拟、监看、贮存等工作；也可连接ROM，直接将PLC的软件应用程序刻录成只读的信息，可作固定功能的使用。

参考文献
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