PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制探析

黃譜俊

（淮陰工學(xué)院 江蘇·淮安 223003）

0 引言

PLC技術(shù)是利用可編程控制器，對電腦、終端以及互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行全程控制的一種技術(shù)，PLC技術(shù)可以說是電氣工程中最主要的控制技術(shù)之一。目前 PLC技術(shù)的優(yōu)勢和特點(diǎn)非常突出，可以在科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展下有更廣闊的發(fā)展空間。作為一種新型的、開放式的控制系統(tǒng)，其可以方便電氣工程項(xiàng)目的自動化運(yùn)行，提高電氣工程項(xiàng)目的質(zhì)量和工作效率。因此，有必要探討PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，更好地發(fā)揮PLC技術(shù)的優(yōu)勢和功能，促進(jìn)電氣工程的高質(zhì)量發(fā)展。

1 PLC技術(shù)概況

PLC技術(shù)是可編程控制器的縮寫，其最早產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，由于PLC技術(shù)結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)以及自動化控制技術(shù)，因此其可以廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域之中，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。PLC技術(shù)具有運(yùn)算速度快、處理能力強(qiáng)、智能化強(qiáng)等多個特點(diǎn)。PLC的結(jié)構(gòu)中心由微處理器、運(yùn)算器、控制器、存儲器、系統(tǒng)程序和用戶程序?yàn)橹?，其中微處理器、運(yùn)算器以及控制器三者屬于輸入和輸出單元，存儲器系統(tǒng)程序和用戶程序?qū)儆谕庠O(shè)接口。PLC技術(shù)可以自上而下的掃描用戶程序，對電氣自動化設(shè)備的個觸電回路進(jìn)行掃描。在掃描之后，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理，再次輸出運(yùn)算結(jié)果和處理結(jié)果，PLC技術(shù)在電氣工程及自動化控制中的應(yīng)用，能夠有效解決機(jī)電系統(tǒng)的管理問題，技術(shù)人員可以利用PLC技術(shù)的掃描，發(fā)揮PLC技術(shù)的優(yōu)勢，讓采集的技術(shù)更具有真實(shí)性。

傳統(tǒng)的電氣工程及自動化控制系統(tǒng)需要通過人力和物力的支持，耗費(fèi)大量的時間來達(dá)到工作目的，這樣一來，不僅會增加人員的工作量，增強(qiáng)工作強(qiáng)度，也會對電氣工程的相關(guān)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生損耗。PLC技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用可以解放人力和物力，通過自動化控制系統(tǒng)提高整個電氣工程的工作效率和工作質(zhì)量?？梢哉f，PLC技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的作用是不可替代的，由于PLC技術(shù)會根據(jù)具體的處理結(jié)果產(chǎn)生簡明的梯形圖，相對于其他編程語言來說，更方便操作人員的操作。實(shí)際操作人員并不清楚編程語言，也可以在閱讀簡單的梯形圖后做出具體的調(diào)試。而且PLC技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)的更新速度和開發(fā)速度越來越快，現(xiàn)場調(diào)試非常方便，在修改電氣自動化控制系統(tǒng)的程序時，可以通過PLC技術(shù)改變控制方案。在不拆除硬件的條件下，提升系統(tǒng)程序的運(yùn)行質(zhì)量。PLC技術(shù)具有良好的穩(wěn)定性，可以適應(yīng)復(fù)雜的電氣工程工作環(huán)境，也可以面對一些極端的作業(yè)環(huán)境，如利用上位機(jī)，在開關(guān)處控制形成復(fù)雜的系統(tǒng)，刷新邏輯線圈的狀態(tài)。

2 PLC技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用

2.1 調(diào)整控制順序

電氣自動化控制系統(tǒng)具有多種電機(jī)啟動方案，其中最簡單明確的就是現(xiàn)場控制手動啟動、機(jī)旁屏手動啟動、自動啟動，簡單的來看電氣自動化控制系統(tǒng)中手動啟動的方式最為簡單，但同時也需要操作人員進(jìn)行復(fù)雜的操作，這就會浪費(fèi)電氣自動化運(yùn)行的時間。在PLC技術(shù)的支持下，電氣自動化控制系統(tǒng)就可以形成閉環(huán)效應(yīng)，通過閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制以及運(yùn)行。PLC控制器在實(shí)施閉環(huán)控制時，主要包括三個內(nèi)容，其一是電液執(zhí)行單位，其二是轉(zhuǎn)速測量單位，其三是電子調(diào)節(jié)單元，通過三個單元有效控制轉(zhuǎn)速的測量工作。通過PLC控制器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，主動調(diào)節(jié)電氣自動化的運(yùn)行過程。舉個例子來說明，電氣自動化控制系統(tǒng)在啟動過程中，由PLC控制器打開動力泵，通過轉(zhuǎn)換控制器的順序控制自動化控制模塊，對泵機(jī)的運(yùn)行時間進(jìn)行記錄和研究，根據(jù)泵機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行效率，選擇合理的主泵機(jī)和備用泵機(jī)方案。在機(jī)旁屏的運(yùn)行過程中，采用手動啟動的方式，對泵機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場的調(diào)節(jié)，通過對現(xiàn)場開關(guān)的適當(dāng)調(diào)試，控制好泵機(jī)等運(yùn)行時間。有PLC技術(shù)的支持，現(xiàn)場儲備泵和主泵都能夠?qū)崿F(xiàn)電氣自動化的閉環(huán)控制，總體提升系統(tǒng)的效率，使系統(tǒng)可以持續(xù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。任何電氣自動化控制系統(tǒng)的最終功能是維護(hù)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，PLC技術(shù)的應(yīng)用也不例外，為保證電氣自動化控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)利益，PLC技術(shù)就需要在控制順序方面進(jìn)行調(diào)整，通過控制循序系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備之間的轉(zhuǎn)換，合理的對電機(jī)自動系統(tǒng)進(jìn)行組合性的設(shè)計(jì)，提出最高效的控制方案。

2.2 開關(guān)量控制

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，電氣工程節(jié)制動化控制系統(tǒng)的開關(guān)控制已經(jīng)不能滿足實(shí)際的生產(chǎn)需要，由于傳統(tǒng)的開關(guān)量控制無法實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，因此，必須要利用PLC技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。開關(guān)量的控制水平與電氣設(shè)備的整體運(yùn)行狀況直接掛鉤，也就說開關(guān)量的控制水平高，電氣設(shè)備的工作運(yùn)行狀況良好，開關(guān)量的控制水平低，則會導(dǎo)致電氣設(shè)備的工作運(yùn)行狀況比較差，因此需要使用PLC控制器對開關(guān)量進(jìn)行合理的控制。在傳統(tǒng)的點(diǎn)磁型繼電器模式下，開關(guān)量的控制比較難操作，而且在操作后開關(guān)量的控制水平比較低，穩(wěn)定性較差，就會直接影響電氣設(shè)備的整體運(yùn)行狀況，無法保證電氣設(shè)備的控制效率。在使用PLC技術(shù)時，開關(guān)量的控制操作問題可以得到有效的解決，PLC技術(shù)主要應(yīng)用的是斷路顯示器，而在電氣自動化運(yùn)行過程中，PLC技術(shù)下載斷路顯示器會優(yōu)化電氣設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)，一般來講，利用四臺規(guī)格為150 kw、660v的電動運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸時，在傳統(tǒng)模式下的運(yùn)輸量為400t，而應(yīng)用PLC技術(shù)進(jìn)行開關(guān)量控制，傳統(tǒng)模式下的運(yùn)輸量會有大幅度提升，運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸效率可以達(dá)420t。由此可見，PLC技術(shù)可以應(yīng)用到開關(guān)量的控制之中。PLC控制技術(shù)在開關(guān)量的控制過程中，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用繼電器和通信系統(tǒng)穩(wěn)定電氣自動化控制，避免其受到外界的干擾。在PLC技術(shù)的支持下，電氣自動化控制系統(tǒng)的開關(guān)量控制路線不僅得到完善，而且運(yùn)行效果良好，斷路顯示器可以在開關(guān)量的控制結(jié)束之后，對整個電氣設(shè)備進(jìn)行集中性的控制，查找和完善電氣設(shè)備中的元件功能缺失，綜合提高電氣自動化控制系統(tǒng)的使用率。

2.3 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和遠(yuǎn)程通訊控制的優(yōu)化

自動化控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)的控制和遠(yuǎn)程通信控制，其除了對電氣設(shè)備以及機(jī)械進(jìn)行控制之外，也可以對自身的編程器以及控制器等進(jìn)行控制。PLC技術(shù)在自身系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以暫停并進(jìn)行原因的自動分析和查找，對系統(tǒng)故障存在的錯誤、出現(xiàn)的原因進(jìn)行廣泛的查詢，并通過自動控制系統(tǒng)解決系統(tǒng)出現(xiàn)的任何錯誤，既能夠保證電氣自動化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也能夠通過自動修復(fù)，保證電氣自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在工業(yè)生產(chǎn)中，企業(yè)的機(jī)械設(shè)備難免會出現(xiàn)各種各樣的錯誤，而每一個設(shè)備在安裝自動化控制和檢測裝置之后，會因?yàn)樵O(shè)備在運(yùn)行時存有安全隱患，進(jìn)而導(dǎo)致PLC系統(tǒng)的混亂狀況。在出現(xiàn)這種問題之后，PLC技術(shù)會對系統(tǒng)進(jìn)行控制，掌握系統(tǒng)的主動權(quán)，并進(jìn)行故障查找，分析混亂的邏輯關(guān)系，結(jié)合遠(yuǎn)程通信控制系統(tǒng)對查詢出來的故障原因進(jìn)行報警處理，通過報警信號實(shí)時傳輸?shù)讲僮髌脚_。只要遠(yuǎn)程通信控制系統(tǒng)能夠與操作平臺保持聯(lián)網(wǎng)通信功能，能夠獲得信息傳輸接口的正確參數(shù)，就能夠?qū)嵭蟹€(wěn)定的遠(yuǎn)程通信。技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場的傳感情況，充分利用PLC技術(shù)的優(yōu)勢，對技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試工作，通過遠(yuǎn)程的編程程序控制、調(diào)整PLC順序控制方式，提升遠(yuǎn)程控制性能，避免一些設(shè)備的使用效率不高。充分發(fā)揮PLC技術(shù)在編制程序中的應(yīng)用優(yōu)勢，聯(lián)合自動化控制系統(tǒng)，提高編制程序的有效性和可靠性。企業(yè)可以建立專門的PLC技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)信息庫，根據(jù)信息庫的實(shí)時數(shù)據(jù)參考，滿足電氣工程運(yùn)行的要求。

2.4 集中控制和分散控制中的PLC技術(shù)

電氣自動化控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可以將PLC技術(shù)應(yīng)用到集中控制與分散控制系統(tǒng)之中，集中控制的控制方式就是在統(tǒng)一的操作平臺上對電氣的相關(guān)參數(shù)和電氣的相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控。在這種模式下，電氣自動化控制系統(tǒng)囊括了所有的自動化控制設(shè)備，因此管理難度比較大。有效利用PLC技術(shù)，可以分門別類的控制每一臺電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)集中控制的途徑，對每一臺電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行充分的利用，在利用之上對電氣控制的相互關(guān)系進(jìn)行分析，確保每一臺電氣控制設(shè)備能夠良好的運(yùn)行。而PLC技術(shù)在集中控制系統(tǒng)中也可以對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督和控制，監(jiān)控系統(tǒng)可以在相同的環(huán)境下得到充分的利用，根據(jù)實(shí)際的控制因素進(jìn)行監(jiān)控調(diào)節(jié)，保證整個電氣工程的運(yùn)行效率。技術(shù)人員需要根據(jù)PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用特征，不斷學(xué)習(xí)PLC技術(shù)的應(yīng)用方案，在充分掌握 PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行工作經(jīng)驗(yàn)的積累，深化PLC技術(shù)在集中控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。另外，需要建立有關(guān)PLC技術(shù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，通過規(guī)定在集中控制系統(tǒng)，開關(guān)控制以及其他控制系統(tǒng)中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，保證PLC技術(shù)的應(yīng)用實(shí)效性。

3 PLC技術(shù)的發(fā)展展望

在未來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)的發(fā)展模式也會越來越成熟，在未來電氣設(shè)備自動化水平越來越高的同時，PLC技術(shù)的發(fā)展也會逐步深入，電氣設(shè)備產(chǎn)品的功能和運(yùn)行參數(shù)都有一定的優(yōu)化，整個PLC技術(shù)可以應(yīng)用到更加廣泛的電氣工程自動化控制之中。PLC技術(shù)的應(yīng)用規(guī)格和應(yīng)用種類都有一定的完善，自動化控制系統(tǒng)的核心技術(shù)就是PLC技術(shù)，是由編程控制器決定的，因此未來，PLC技術(shù)在電氣設(shè)備中的發(fā)展方向是通信系統(tǒng)的完整便捷性，操作界面的人性化設(shè)計(jì)。另外，隨著人工智能技術(shù)和其他智慧科技的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)的自動化程度在越來越高的同時，也會加入一些人工智能的措施，使之更符合智能社會的發(fā)展要求。相比傳統(tǒng)的電氣工程控制系統(tǒng)而言，PLC技術(shù)的控制優(yōu)勢非常明顯，其不僅可以減少人力資源的投入，也可以減少電氣工程設(shè)備的運(yùn)行磨損，保證系統(tǒng)的高效穩(wěn)定以及安全。PLC技術(shù)可以從經(jīng)濟(jì)角度入手，再次壓低運(yùn)行成本，在提高工作效率的同時提高經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

總之，電氣自動化設(shè)備的功能和運(yùn)行過程需要得到PLC技術(shù)的控制支持，在切換控制、調(diào)速器控制、閉環(huán)控制以及開關(guān)量控制等中應(yīng)用PLC技術(shù)，可以有效提高電氣自動化設(shè)備的運(yùn)行效率。因此，PLC技術(shù)的優(yōu)勢十分顯著，在未來的發(fā)展中，技術(shù)人員需要不斷探究PLC技術(shù)，通過結(jié)合PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用價值進(jìn)行廣泛的推廣，在推廣的過程中完善PLC技術(shù)的缺陷，為工業(yè)生產(chǎn)帶來便利。