基于PLC技術(shù)的電氣工程自動化控制應(yīng)用

趙梵喆 秦英歌 焦凱 楊永琪

摘要：本文探討了PLC技術(shù)簡介，分析了PLC技術(shù)在電氣工程自動化中的控制功能，研究了PLC發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);電氣工程;自動化控制

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）02-0004-01

0 引言

科技水平的突破創(chuàng)新營造了良好的自動控制技術(shù)研發(fā)環(huán)境，電氣工程對于控制系統(tǒng)技術(shù)提出更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求，需要革新以往手動控制低效率工作模式[1]。為此，PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制領(lǐng)域得到普及與推廣。PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動化控制領(lǐng)域是必然趨勢，其功能在于延續(xù)了傳統(tǒng)電氣工程技術(shù)的應(yīng)用、優(yōu)化了電氣工程技術(shù)的自動化水平。

1 PLC技術(shù)簡介

PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，是先進(jìn)的電子系統(tǒng)，也可視其為具有編程能力的存儲器，設(shè)計意圖是解決工業(yè)生產(chǎn)中電氣控制問題。PLC技術(shù)為滿足應(yīng)用者需求應(yīng)運(yùn)而生，以存儲器為載體計算使用者發(fā)布的任務(wù)，包括邏輯計算、數(shù)學(xué)計算等等，生產(chǎn)系統(tǒng)的自動操作則是應(yīng)用這些計算功能實(shí)現(xiàn)，模擬操作控制機(jī)器生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，以數(shù)字化指令的方式控制機(jī)器完成生產(chǎn)工作[2]。工業(yè)是使用PLC技術(shù)最為頻繁的領(lǐng)域，PLC技術(shù)的工業(yè)運(yùn)算即通過可控制的自動化計算機(jī)實(shí)現(xiàn)。該計算機(jī)的硬件設(shè)備和普通計算機(jī)相似之處為：都具備輸出設(shè)備、輸入設(shè)備、存儲器、硬盤、控制器等等;在工業(yè)生產(chǎn)中PLC技術(shù)是一種控制系統(tǒng)，系統(tǒng)化操作與控制工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備。PLC技術(shù)控制電氣工程的可靠性與穩(wěn)定性較優(yōu)，對工作環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)、要求低，抗干擾能力強(qiáng)，很少發(fā)生運(yùn)行故障。

PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字操控應(yīng)用與信息反饋應(yīng)用，PLC技術(shù)數(shù)字操控功能在第一時間檢測出電氣設(shè)備運(yùn)行故障，并自動進(jìn)行電氣設(shè)備檢修，恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)一體化故障檢測與修復(fù);對于信息反饋方面PLC技術(shù)能力相對完善，及時查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并作出正確的反饋，為技術(shù)人員提供全面的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)信息，便于技術(shù)管理人員快速掌握電氣設(shè)備運(yùn)行情況，有針對性的解決問題。

2 PLC技術(shù)在電氣工程自動化中的控制功能

2.1 減少輔助開關(guān)量

電氣自動化接線需要大量的電路元件，一些電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化控制功能需要增加一部分電路元件，由于電路元件具有脆弱性，經(jīng)常引起電氣運(yùn)行故障，嚴(yán)重降低系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化控制領(lǐng)域有助于減少電路元件的使用量，由此電磁繼電器動作的頻率顯著下降，有效增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行性能與安全系數(shù)。一些干擾問題隨著電路元件的減少得到消除，降低維護(hù)工作的難度，同時輔助開關(guān)量明顯減少，以集中的方式管控系統(tǒng)運(yùn)行，拓展系統(tǒng)使用領(lǐng)域的同時優(yōu)化生產(chǎn)效率。

2.2 邏輯控制與模擬變量控制

（1）邏輯控制。電氣工程自動化控制中，邏輯控制是PLC 技術(shù)的核心、是電氣自動化正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本條件，為優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)效率提供技術(shù)支撐。PLC技術(shù)的基本功能是進(jìn)行邏輯控制，并在該領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。PLC技術(shù)通過邏輯控制與順序控制改變繼電器電路，邏輯控制的優(yōu)勢既可以同時控制多機(jī)群，又能獨(dú)立操控單臺設(shè)備;邏輯控制是包裝生產(chǎn)線、印刷機(jī)、電鍍流水線等生產(chǎn)領(lǐng)域的常用技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)流水線生產(chǎn)的全自動控制，極大降低人員操作失誤帶來的經(jīng)濟(jì)損失，提高產(chǎn)品生產(chǎn)的合格率，輔助電氣工程在有限的時間創(chuàng)造高更多的經(jīng)濟(jì)價值。（2）模擬變量控制。溫度、壓力、速度是工業(yè)生產(chǎn)中使用頻率較高的變量，是PLC技術(shù)主要模擬控制的對象。PLC技術(shù)成功模擬變量的前提是實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。所以A/D轉(zhuǎn)換模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊往往為配套生產(chǎn)，便于PLC技術(shù)應(yīng)用，優(yōu)化PLC技術(shù)模擬變量的精準(zhǔn)度。

2.3 順序控制功能

PLC技術(shù)在順序控制器中的應(yīng)用得到推廣普及。工業(yè)生產(chǎn)中的電氣自動化設(shè)備一般需要長時間運(yùn)作，消耗大量電能源與資金成本。PLC技術(shù)由數(shù)個功能模塊和主程序構(gòu)成，技術(shù)人員只需在操作端遠(yuǎn)程統(tǒng)一控制各個環(huán)節(jié)的電氣設(shè)備，靈活完成電氣設(shè)備的開關(guān)，這種集成管理方式有效減少人工控制工作量。PLC技術(shù)的順序控制切實(shí)降低了自動化設(shè)備電能源消耗，對于獲取社會效益、經(jīng)濟(jì)效益具有積極作用[3]。PLC技術(shù)應(yīng)用于順序控制時要充分發(fā)揮其作用和特點(diǎn)，協(xié)調(diào)好其在遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場傳感控制、主站層控制三個環(huán)節(jié)中的側(cè)重點(diǎn)，控制人員需要嚴(yán)格遵守PLC技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、保障技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)合理性。PLC計數(shù)功能取代了傳統(tǒng)繼電器，用軟件形式進(jìn)行工作，一定程度上避免系統(tǒng)生產(chǎn)事故發(fā)生，加快系統(tǒng)運(yùn)行速度。

3 PLC發(fā)展趨勢

3.1 深化PLC技術(shù)的集成度

深化集成度是PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)深層次技術(shù)革新的重要著力點(diǎn)，實(shí)踐路徑如：（1）提升電氣設(shè)備的兼容性是PLC技術(shù)高精度實(shí)現(xiàn)電氣工程自動化集成管控的前提條件，所以要注重操作系統(tǒng)電氣接口的選取，使用相同的接口有助于系統(tǒng)的集成管理;（2）在統(tǒng)一管控平臺中開發(fā)操作系統(tǒng)可加強(qiáng)系統(tǒng)之間的聯(lián)動性，提高PLC技術(shù)的集成度。

3.2 增強(qiáng)PLC技術(shù)的數(shù)字化水平

信息時代數(shù)字化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是傳遞信息的主要技術(shù)路徑，PLC技術(shù)汲取了計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動化技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢，PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中實(shí)現(xiàn)突破需要加深其數(shù)字化水平。增強(qiáng)PLC技術(shù)的數(shù)字化水平，對于電氣工程設(shè)備運(yùn)作精準(zhǔn)度、靈敏度來說是極大提升，為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)價值。

3.3 提升PLC技術(shù)智能應(yīng)用水準(zhǔn)

未應(yīng)用PLC技術(shù)之前，電氣設(shè)備由人工操作管理比重較大，缺乏與時代共同進(jìn)步的智能化元素。PLC技術(shù)在電氣工程自動化中的應(yīng)用大幅提升其智能化水平。PLC技術(shù)判斷電氣運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù)為對比預(yù)設(shè)狀態(tài)值與實(shí)際狀態(tài)值，快速獲取電氣設(shè)備運(yùn)行情況。未來PLC技術(shù)發(fā)展更加注重智能化，PLC技術(shù)可與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G技術(shù)、人工智能技術(shù)交叉合作，取長補(bǔ)短，借助高水準(zhǔn)科學(xué)技術(shù)充分釋放自動化控制優(yōu)勢。

3.4 加強(qiáng)PLC技術(shù)的應(yīng)用管理

電氣工程依賴PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動化控制的多重目標(biāo)，創(chuàng)造了生產(chǎn)領(lǐng)域自動運(yùn)作的良好環(huán)境。PLC技術(shù)對于電氣自動化技術(shù)的控制優(yōu)點(diǎn)在于降低人為失誤程度，自動控制工作模式減少了技術(shù)人員工作負(fù)擔(dān)，有利于管理人員對生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在未來的發(fā)展中，PLC技術(shù)要繼續(xù)發(fā)揮其在電氣工程自動化控制中的優(yōu)勢，以加強(qiáng)PLC控制技術(shù)應(yīng)用管理為突破口，加強(qiáng)技術(shù)人員專業(yè)知識、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)，在儲備大量專業(yè)嘗試的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮PLC控制技術(shù)的效果。

4 結(jié)語

總之，完善自動化控制技術(shù)管理體制、加大自動化科研力度是未來PLC技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展方向，彌補(bǔ)傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展的技術(shù)缺陷。但是PLC技術(shù)自身仍存在諸多不足，在實(shí)際運(yùn)用過程中，應(yīng)全面掌握PLC技術(shù)的優(yōu)勢與不足，制定針對性的優(yōu)化措施，保障PLC技術(shù)的高質(zhì)量運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)PLC技術(shù)與電氣工程自動化技術(shù)的同步發(fā)展。PLC技術(shù)的逐步完善，必將成為電氣工程領(lǐng)域的主流技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 周燕.基于PLC技術(shù)的電氣工程自動化控制設(shè)計[J].通信電源技術(shù)，2018（2）：153-154+157.

Application of? Electric Engineering Automation Control Based on PLC Technology

ZHAO Fan-zhe， QIN Ying-ge， JIAO Kai， YANG Yong-qi

（Shandong University of? Science and Technology Department of? Electrical Information， Jinan? Shandong? 250031）

Abstract：This paper discusses the brief introduction of PLC technology， analyzes the control function of PLC technology in electrical engineering automation， and studies the development trend of PLC.

Key words：PLC technology; electrical engineering; automation control