PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

趙建榮，王小敏，何 強(qiáng)，張文武

（陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林 719319）

0 引 言

科技的飛速發(fā)展與進(jìn)步，促使PLC技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越大，引起了社會(huì)各界對其的廣泛關(guān)注。在電氣工程及其自動(dòng)化控制過程中運(yùn)用PLC技術(shù)，不僅可以提高電氣工程自動(dòng)化控制效率，而且能夠更好處理地電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障，提升電氣系統(tǒng)的安全性和可靠性。但是，結(jié)合電氣工程及其自動(dòng)化控制工作中PLC技術(shù)的具體應(yīng)用現(xiàn)狀可知，實(shí)際運(yùn)用過程中仍然存在問題，影響PLC技術(shù)的應(yīng)用效果。為了確保PLC技術(shù)得到更好應(yīng)用，本文重點(diǎn)分析電氣工程及其自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

1 電氣工程及其自動(dòng)化控制中運(yùn)用PLC技術(shù)的重要價(jià)值

PLC技術(shù)原理比較簡單。系統(tǒng)按相應(yīng)順序全面掃描用戶程序，同時(shí)運(yùn)用自身計(jì)算能力對不同回路進(jìn)行科學(xué)控制。技術(shù)人員可結(jié)合自身實(shí)際需求，對程序進(jìn)行有效調(diào)整，提升指令內(nèi)容的完整性，保證各項(xiàng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，提高設(shè)備的總體運(yùn)行效率。

在電氣工程及其自動(dòng)化控制工作中，運(yùn)用PLC技術(shù)可以顯著提升電氣系統(tǒng)自身的抗干擾能力，即使在惡劣環(huán)境下，系統(tǒng)仍然能夠保持安全運(yùn)行，按照用戶的具體需求加強(qiáng)系統(tǒng)控制。將PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣工程及其自動(dòng)化控制，主要是利用輔助繼電器，使得系統(tǒng)內(nèi)部各項(xiàng)導(dǎo)線更加清晰。繼電器無需處理各項(xiàng)返回系數(shù)，提高了電氣系統(tǒng)內(nèi)部各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的處理效率。

此外，PLC技術(shù)的良好應(yīng)用能夠幫助技術(shù)人員快速翻譯計(jì)算機(jī)編程，技術(shù)人員無需掌握復(fù)雜的計(jì)算機(jī)語言，僅需要接受專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)就能夠控制各項(xiàng)電氣設(shè)備。同時(shí)，PLC技術(shù)具備開放性特點(diǎn)，不但能夠單獨(dú)使用，而且可以與計(jì)算機(jī)語言協(xié)同運(yùn)用，減少不兼容現(xiàn)象的出現(xiàn)，保證各項(xiàng)電氣設(shè)備的管控更加多元化，從而縮短電氣設(shè)備的運(yùn)行周期，提升電氣工程及其自動(dòng)化的控制效果。

2 PLC技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 可靠性較高

結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)可知，系統(tǒng)內(nèi)部的開關(guān)動(dòng)作主要由無觸點(diǎn)半導(dǎo)體電路組成，明顯減少了電路接觸不良現(xiàn)象的出現(xiàn)。在PLC系統(tǒng)中，I/O接口電路全部采取光電隔離，工業(yè)現(xiàn)場外部的各項(xiàng)電路和PLC系統(tǒng)內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)完全隔離，不同模塊之間采取有效的屏蔽方法，避免出現(xiàn)輻射干擾現(xiàn)象。同時(shí)，PLC系統(tǒng)運(yùn)用性能較好的開關(guān)電源，能夠有效淘汰質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的器件。PLC系統(tǒng)的自我診斷能力較強(qiáng)，若系統(tǒng)電源出現(xiàn)運(yùn)行故障，系統(tǒng)CPU能夠及時(shí)采取控制措施，避免系統(tǒng)故障不斷擴(kuò)大。由于PLC系統(tǒng)的可靠性較高，將其應(yīng)用到電氣工程及其自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，可以取得良好的應(yīng)用效果。

2.2 I/O接口模塊較多

由于工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)較多，常見的信號(hào)主要包含交流信號(hào)、直流信號(hào)、電壓、電流等，對系統(tǒng)自動(dòng)化控制提出了更加嚴(yán)格的要求。PLC系統(tǒng)中的I/O接口模塊較多，同時(shí)具有操作簡單的特點(diǎn)，操作性能較強(qiáng)，能夠減輕技術(shù)人員的工作壓力[1]。

2.3 運(yùn)用模塊化結(jié)構(gòu)

為了進(jìn)一步滿足不同工業(yè)系統(tǒng)控制需求，大部分的PLC系統(tǒng)采取模塊化結(jié)構(gòu)。PLC系統(tǒng)內(nèi)部主要包含CPU電源、I/O模塊等。電纜將各個(gè)模塊穩(wěn)定聯(lián)系，技術(shù)人員可根據(jù)自身的實(shí)際需求和系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)模與功能要求將各個(gè)模塊進(jìn)行組合，提高電氣工程及其自動(dòng)化控制效率。

2.4 編程簡單

PLC系統(tǒng)編程比較簡單，采取與繼電器控制線路相似的梯形圖模式，技術(shù)人員無需掌握大量的專業(yè)知識(shí)就可實(shí)現(xiàn)獨(dú)自操作，因此被廣泛應(yīng)用于電氣工程系統(tǒng)控制。

2.5 安裝與維修方便

PLC系統(tǒng)安裝簡單，無需專業(yè)機(jī)房，能夠在不同的工業(yè)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行期間，技術(shù)人員將工程中的各項(xiàng)設(shè)備和PLC系統(tǒng)中I/O端穩(wěn)定連接，即可能夠直接投入到實(shí)際的運(yùn)行中。各個(gè)模塊的安裝流程簡便，為技術(shù)人員的故障查找提供了更多便利。因?yàn)橄到y(tǒng)采取模塊化結(jié)構(gòu)，一旦某個(gè)模塊出現(xiàn)運(yùn)行故障，技術(shù)人員可以直接更換故障模塊，快速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行[2]。

3 PLC技術(shù)的具體運(yùn)用分析

3.1 在數(shù)據(jù)控制方面的應(yīng)用

在電氣工程及其自動(dòng)化控制中，加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理特別重要，也是現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化控制的核心環(huán)節(jié)。將PLC技術(shù)運(yùn)用于電氣工程及其自動(dòng)化控制過程，系統(tǒng)經(jīng)過初步編程，有效篩選各類數(shù)據(jù)信息，然后利用掃描設(shè)備快速獲得數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合程序運(yùn)行要求，高效處理各類數(shù)據(jù)信息。PLC技術(shù)的有效應(yīng)用能夠大大減少數(shù)據(jù)計(jì)算步驟，提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率[3]。

數(shù)字化時(shí)代背景下，提高電氣工程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)安全至關(guān)重要。因此，技術(shù)人員要結(jié)合數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，有針對性地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。電氣工程中的數(shù)據(jù)控制主要分為控制部分和被控制部分?？刂瞥绦蛲ㄟ^有序采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過決策、輸出與報(bào)警等程序處理后，技術(shù)人員通過編制程序采取數(shù)字統(tǒng)計(jì)方式高效處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)。PLC技術(shù)的運(yùn)用能夠簡化電氣系統(tǒng)控制流程，保證自動(dòng)化口令穩(wěn)定運(yùn)行，提升各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和安全性。

3.2 在順序控制方面的應(yīng)用

在自動(dòng)化行業(yè)中，PLC技術(shù)應(yīng)用廣泛，特別是在產(chǎn)品升級(jí)與更新過程中，應(yīng)用優(yōu)勢越來越顯著。在多個(gè)領(lǐng)域中，將PLC技術(shù)作為順序控制系統(tǒng)應(yīng)用到系統(tǒng)自動(dòng)化控制，取得了良好的應(yīng)用效果[4]。通過科學(xué)編排系統(tǒng)程序，可以減少重復(fù)處理次數(shù)，提升程序控制效率，保證電氣工程自動(dòng)化程序的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而有效降低電氣工程的運(yùn)行成本。

在電氣工程及其自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，順序控制占據(jù)重要地位。該模塊主要由功能模塊和主程序模塊組成，所以在具體應(yīng)用過程中，技術(shù)人員僅能夠?qū)崿F(xiàn)對各個(gè)程序的遠(yuǎn)程控制，進(jìn)一步提高了各項(xiàng)電氣設(shè)備的管控效率。在順序控制中，PLC系統(tǒng)主要分為遠(yuǎn)程控制模塊、現(xiàn)場傳感模塊和主次站模塊3部分。為了保證PLC技術(shù)得到良好應(yīng)用，技術(shù)人員要根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，科學(xué)編寫程序[5]。

3.3 在閉環(huán)控制方面的應(yīng)用

所謂閉環(huán)控制，主要指的是各項(xiàng)輸出信息經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后再次返回到處理開端形成閉環(huán)。結(jié)合閉環(huán)控制的特點(diǎn)可知，它受反饋機(jī)制影響較大。系統(tǒng)啟動(dòng)后，通過有序輸出各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過二次輸出后及時(shí)錄入各項(xiàng)信息，多次修正后最終達(dá)到預(yù)期輸出結(jié)果。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，閉環(huán)系統(tǒng)因具有靈活性和高效性特點(diǎn)而被應(yīng)用廣泛。技術(shù)人員可結(jié)合控制對象特點(diǎn)和控制對象的反饋情況，對系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。

電氣設(shè)備啟動(dòng)方式主要分為自動(dòng)與手動(dòng)兩種。PLC技術(shù)應(yīng)用到電氣閉環(huán)控制中，技術(shù)人員能夠結(jié)合電機(jī)具體運(yùn)行時(shí)間，科學(xué)選擇各類生產(chǎn)工具，并高效處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過對比后選擇生產(chǎn)效率最高的設(shè)備，不斷提升系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性[6]。同時(shí)，PLC技術(shù)的運(yùn)用能夠?qū)㈤]環(huán)控制與順序控制有效組合，進(jìn)一步提高電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化水平。

在閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，針對閉環(huán)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效管理并調(diào)整閉環(huán)結(jié)構(gòu)順序，可以提升系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。PLC系統(tǒng)操作簡單，能夠幫助技術(shù)人員更好地調(diào)試程序。程序可以根據(jù)生產(chǎn)的逐漸變化而調(diào)整，從而更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

3.4 在開關(guān)量控制方面的應(yīng)用

結(jié)合電氣工程及其自動(dòng)化控制開關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀得知，開關(guān)控制通常會(huì)消耗較多電力能源，若運(yùn)行時(shí)間過長，系統(tǒng)容易發(fā)生短路現(xiàn)象，而應(yīng)用PLC技術(shù)能夠保證此類問題得到良好解決。在電氣工程及其自動(dòng)化開關(guān)量控制環(huán)節(jié)，應(yīng)用PLC技術(shù)可以保證編輯信息滿足電氣運(yùn)行需求，提高電氣系統(tǒng)的可靠性和安全性。同時(shí)，PLC技術(shù)能夠縮短繼電器在控制程序中的響應(yīng)時(shí)間，提高能源的生產(chǎn)率[7]。

PLC技術(shù)的合理運(yùn)用雖然能夠提升電氣工程及其自動(dòng)化控制效率，但是也存在一定的缺陷。技術(shù)人員要根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，找到PLC技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中存在的不足與缺陷，并輔助使用其他技術(shù)，優(yōu)化電氣工程及其自動(dòng)化控制系統(tǒng)，真正提高生產(chǎn)效率。

3.5 在數(shù)控機(jī)床控制中的應(yīng)用

將PLC技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床電氣控制體系，能夠?qū)⒊Ｒ?guī)的機(jī)械加工模式轉(zhuǎn)變成電氣一體化加工模式。與常規(guī)的機(jī)床相比，經(jīng)過改造后的機(jī)床運(yùn)行效率顯著提高，同時(shí)能夠保證數(shù)控機(jī)床具備良好的機(jī)械控制與液壓控制功能[8]。

3.6 PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢

由于信息時(shí)代的快速發(fā)展，電氣工程及其自動(dòng)化生產(chǎn)水平不斷提升，自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)成為未來發(fā)展的核心趨勢，而大數(shù)據(jù)技術(shù)的良好運(yùn)用能夠推動(dòng)電氣工程及其自動(dòng)化生產(chǎn)的快速發(fā)展。將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與PLC技術(shù)有效結(jié)合應(yīng)用于PLC設(shè)計(jì)與推廣，可以保證各項(xiàng)電氣設(shè)備得到高效控制，提高數(shù)據(jù)的處理效率。

將PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣工程及其自動(dòng)化控制，可以顯著提高電氣工程及其自動(dòng)化控制效果，形成良性循環(huán)，促進(jìn)PLC技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步。在人機(jī)交互過程中，PLC技術(shù)的合理運(yùn)用，推動(dòng)人工智能的穩(wěn)定發(fā)展[9]。結(jié)合電氣工程及其自動(dòng)化控制特點(diǎn)得知，通過對技術(shù)人員進(jìn)行簡單的培訓(xùn)，幫助其了解PLC系統(tǒng)操作要點(diǎn)，能夠節(jié)省電氣工程生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 論

綜上所述，通過對PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用進(jìn)行多角度分析，包括在數(shù)據(jù)控制方面的應(yīng)用、在順序控制方面的應(yīng)用、在閉環(huán)控制方面的應(yīng)用、在開關(guān)量控制方面的應(yīng)用以及在數(shù)控機(jī)床控制中的應(yīng)用，明確了PLC技術(shù)的發(fā)展趨勢，使其在電氣工程及其自動(dòng)化控制中發(fā)揮重要作用，進(jìn)而推動(dòng)我國工業(yè)企業(yè)的快速發(fā)展。