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【摘 要】 科技的发展，网络技术的进步，促进了电气控制系统自动化的不断发展。电气自动化控制系统中应用PLC技术，不仅解决了传统控制系统的弊端与缺陷，而且有效提高了电气自动化控制系统的自动化水平，为工业化生产效率与质量的改善与提高创造良好条件与环境，本文就是对PLC在电气自动化控制中的应用进行分析。
【关键词】 PLC；电气自动化；控制
PLC是一种将计算机控制技术与通信技术集为一体的数字运算控制器，它为自动化控制带来了方便，它的广泛应用大大提高了企业工作效率。PLC不管是在开关量和模拟量控制方面、还是在定位控制方面、还是在网络控制方面，都表现出其优越的特性。正是因为它在许多企业的自动化控制系统中的应用，使得相关的行业取得质的飞跃，提高了企业效率，大大推动了社会的发展。
一、PLC定义
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
二、工作原理
当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
2.1输入采样阶段
在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2.2用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
2.3输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。
三、功能特点
3.1使用方便，编程简单
采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
3.2功能强，性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
3.3硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。
硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
3.4可靠性高，抗干扰能力强
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
3.5系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
3.6维修工作量小，维修方便
PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障時，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故
三、PLC控制系统在工厂的控制
PLC应用于工业控制的的一般步骤是首先了解受控对象工艺流程和控制要求。共中包括：控制过程的组成环节；各环节的技术要求和相互关系；输入输出的逻辑关系和测量方法；系统的控制方式与要求（例如：单步、步进、单周、自动循环等）。绘制工艺流程图。选择传感器再根据现场信号、控制命令等条件确定输入输出点数然后进行PLC选型和I/O分配。PLC选型主要依据是输入输出形式和点数、控制方式和速度、控制精度和粪便率等。绘制系统的流程图等。PLC控制系统包括软件和硬件两部分。软件实指用户应用程序；硬件包括新号处理到PLC信号输入，PLC信号输出到负载部分。两者有一定独立性。 在工厂主要是在生产线上生产，在自动生产线上，常使用有轨小车来转运工序之间的物件。小车的驱动通常采用电机拖动，电机正转小车前进，电机反转小车后退。也就是说主要是对电机的控制。相对于交流电机，直流电机在控制方面较为复杂一些，主要是速度调整方面，要考虑速度控制方式，启动、停止及升降速时的加速度控制，正反转指令控制等等。一般以直流电动机为驱动装置的控制系统中，速度、电流闭环控制过程由传动系统完成。可编程序控制器一般只负责速度给定控制、―些相应的启动停止指令控制和某些张力控制系统中的电流的控制等。速度给定控制主要是对电机启动和停止以及升降速时的加速度控制即给定曲线的斜率控制；起停指令控制主要是根据系统的连锁条件，给传动系统发出启动、停止控制命令并接收传动系统反馈的运行信号、故障报警信号，运行处理等。张力控制系统中，一般采取对电流环中电流调节器给定补偿或限幅值进行控制，通过控制电动机的输出转矩，达到张力控制的目的。
在直流电动机的控制系统中，一般应考虑以下几个问题。
（1）传动系统的运行允许条件是否满足，包括各种合闸信号是否具备，各辅助系统是否已经运行，各级故障信号是否完全消除等。
（2）运行方式和操作方式是否选择合适，区域复位信号是否具备等。
（3）离合器和制动器的状态是否允许运行，对机器设备的启动是否存在障碍等。
（4）传动系统的速度、电流调节器是否解锁，闭环控制是否正常等。
（5）速度、电流的控制方式选择是否合适等。
（6）当各种条件都满足时，按所要求的方式进行速度给定值控制。
（7）在运行过程中，对故障停车指令的处理等。
比如在杭钢热带厂生产线上的主机有直流电动机驱动。主机的辅助设备（包括：冷却风机、平辊风机、水泵和润滑油泵等）以及除尘风机和冷却水箱等由交流电动机驱动。这些电动机的启停控制与逻辑顺序控制、直流电动机的激磁保护，以及各电动机的过载、过热保护、系统运行状态的指示和报警等都要由PLC：GE FANUC PLC系列series 90-30控制系统完成，PLC要用直流24 V电源、直流电机需要用到直流控制器，所以采用数字箱Simoreg DC Master 6RA70进行整流。
结语
总而言之，基于PLC电气自动化控制的应用可以实现无人值守仍能正常运转，而且相关的调速控制系统的效果也十分良好。本文结合煤矿主扇风机的控制的必要条件以及相关需求，对于PLC的电气自动化控制系统进行了相关的研究与设计，并对其在各种系统的应用也做了一定探讨，对于提高PLC自动化电气控制应用程度有很大的意义，对于我国的煤矿事业也是一个提高保证的革新。
参考文献：
[1]張征富.浅析可编程序控制器（PLC）在电气控制中的应用[J].内蒙古石油化工，2012（10）：19-20；
[2]陈金洪.提高PLC自动控制系统可靠性[J].宁夏工程技术，2002，1（2）：188-190；
[3]燕培荣.基于PLC实现的自动化电气控制应用研究[J].科技资讯，2011，8（28）：133～135。
【关键词】 PLC；电气自动化；控制
PLC是一种将计算机控制技术与通信技术集为一体的数字运算控制器，它为自动化控制带来了方便，它的广泛应用大大提高了企业工作效率。PLC不管是在开关量和模拟量控制方面、还是在定位控制方面、还是在网络控制方面，都表现出其优越的特性。正是因为它在许多企业的自动化控制系统中的应用，使得相关的行业取得质的飞跃，提高了企业效率，大大推动了社会的发展。
一、PLC定义
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
二、工作原理
当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
2.1输入采样阶段
在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2.2用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
2.3输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。
三、功能特点
3.1使用方便，编程简单
采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
3.2功能强，性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
3.3硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。
硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
3.4可靠性高，抗干扰能力强
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
3.5系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
3.6维修工作量小，维修方便
PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障時，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故
三、PLC控制系统在工厂的控制
PLC应用于工业控制的的一般步骤是首先了解受控对象工艺流程和控制要求。共中包括：控制过程的组成环节；各环节的技术要求和相互关系；输入输出的逻辑关系和测量方法；系统的控制方式与要求（例如：单步、步进、单周、自动循环等）。绘制工艺流程图。选择传感器再根据现场信号、控制命令等条件确定输入输出点数然后进行PLC选型和I/O分配。PLC选型主要依据是输入输出形式和点数、控制方式和速度、控制精度和粪便率等。绘制系统的流程图等。PLC控制系统包括软件和硬件两部分。软件实指用户应用程序；硬件包括新号处理到PLC信号输入，PLC信号输出到负载部分。两者有一定独立性。 在工厂主要是在生产线上生产，在自动生产线上，常使用有轨小车来转运工序之间的物件。小车的驱动通常采用电机拖动，电机正转小车前进，电机反转小车后退。也就是说主要是对电机的控制。相对于交流电机，直流电机在控制方面较为复杂一些，主要是速度调整方面，要考虑速度控制方式，启动、停止及升降速时的加速度控制，正反转指令控制等等。一般以直流电动机为驱动装置的控制系统中，速度、电流闭环控制过程由传动系统完成。可编程序控制器一般只负责速度给定控制、―些相应的启动停止指令控制和某些张力控制系统中的电流的控制等。速度给定控制主要是对电机启动和停止以及升降速时的加速度控制即给定曲线的斜率控制；起停指令控制主要是根据系统的连锁条件，给传动系统发出启动、停止控制命令并接收传动系统反馈的运行信号、故障报警信号，运行处理等。张力控制系统中，一般采取对电流环中电流调节器给定补偿或限幅值进行控制，通过控制电动机的输出转矩，达到张力控制的目的。
在直流电动机的控制系统中，一般应考虑以下几个问题。
（1）传动系统的运行允许条件是否满足，包括各种合闸信号是否具备，各辅助系统是否已经运行，各级故障信号是否完全消除等。
（2）运行方式和操作方式是否选择合适，区域复位信号是否具备等。
（3）离合器和制动器的状态是否允许运行，对机器设备的启动是否存在障碍等。
（4）传动系统的速度、电流调节器是否解锁，闭环控制是否正常等。
（5）速度、电流的控制方式选择是否合适等。
（6）当各种条件都满足时，按所要求的方式进行速度给定值控制。
（7）在运行过程中，对故障停车指令的处理等。
比如在杭钢热带厂生产线上的主机有直流电动机驱动。主机的辅助设备（包括：冷却风机、平辊风机、水泵和润滑油泵等）以及除尘风机和冷却水箱等由交流电动机驱动。这些电动机的启停控制与逻辑顺序控制、直流电动机的激磁保护，以及各电动机的过载、过热保护、系统运行状态的指示和报警等都要由PLC：GE FANUC PLC系列series 90-30控制系统完成，PLC要用直流24 V电源、直流电机需要用到直流控制器，所以采用数字箱Simoreg DC Master 6RA70进行整流。
结语
总而言之，基于PLC电气自动化控制的应用可以实现无人值守仍能正常运转，而且相关的调速控制系统的效果也十分良好。本文结合煤矿主扇风机的控制的必要条件以及相关需求，对于PLC的电气自动化控制系统进行了相关的研究与设计，并对其在各种系统的应用也做了一定探讨，对于提高PLC自动化电气控制应用程度有很大的意义，对于我国的煤矿事业也是一个提高保证的革新。
参考文献：
[1]張征富.浅析可编程序控制器（PLC）在电气控制中的应用[J].内蒙古石油化工，2012（10）：19-20；
[2]陈金洪.提高PLC自动控制系统可靠性[J].宁夏工程技术，2002，1（2）：188-190；
[3]燕培荣.基于PLC实现的自动化电气控制应用研究[J].科技资讯，2011，8（28）：133～135。