PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用①

曹穎墨

[摘 ? ?要]隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)化成為生產(chǎn)生活領(lǐng)域發(fā)展的主要方向，其中電氣工程自動(dòng)化成為其他工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著各項(xiàng)技術(shù)的研究不斷深入，PLC技術(shù)成為電氣工程自動(dòng)化控制中的重要力量，促進(jìn)了電氣工程自動(dòng)化控制的進(jìn)一步發(fā)展，提高了控制系統(tǒng)的抗干擾、數(shù)據(jù)處理等能力。從PLC技術(shù)入手，分析PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域中應(yīng)用的可行性和重要性，探討PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用策略，以推動(dòng)我國電氣工程領(lǐng)域發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]PLC技術(shù);電氣工程;自動(dòng)化控制

[中圖分類號(hào)]TP18 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）03–0–02

[Abstract]With the continuous development of modern science and technology， automation has become the main direction of production and life， among which electrical engineering automation has become the basis of automation development in other industrial fields. As the research of various technologies continues to deepen， PLC technology has become an important force in electrical engineering automation control， which promotes the further development of electrical engineering automation control， and improves the anti-interference and data processing ability of the control system. Starting with PLC technology， this paper analyzes the feasibility and importance of PLC technology in the field of electrical engineering automation control， and discusses the specific application strategy of PLC technology in electrical engineering automation control. To promote the development of electrical engineering in China to provide some ideas and support.

[Keywords]PLC technology; electrical engineering; automation control

電氣工程是一個(gè)國家工業(yè)產(chǎn)業(yè)的重要組成，其發(fā)展水平在一定程度上決定著其他工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，影響著人們的生產(chǎn)生活水平。因此，電氣工程領(lǐng)域是我國現(xiàn)階段重要的發(fā)展任務(wù)。電氣工程自動(dòng)化控制是電氣工程與自動(dòng)控制工程的結(jié)合產(chǎn)物，關(guān)鍵在于控制技術(shù)的應(yīng)用。控制技術(shù)效果越好、數(shù)據(jù)處理能力越強(qiáng)、抗干擾能力越高，電氣工程的自動(dòng)運(yùn)行就越穩(wěn)定和順暢，PLC技術(shù)是目前重要的自動(dòng)控制技術(shù)。PLC技術(shù)的應(yīng)用，使電氣工程的運(yùn)轉(zhuǎn)節(jié)約了大量的勞動(dòng)力成本，提高了工程的生產(chǎn)效率，有助于電氣工程領(lǐng)域的資源配置，促使我國工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)入新的發(fā)展階段。

1 PLC技術(shù)概述

PLC是Programmable Logic Controller的簡(jiǎn)寫，代表一種內(nèi)部有微處理器可以展開編輯、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、控制順序、定時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)、計(jì)算數(shù)量的控制器。PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化控制，相當(dāng)于在工業(yè)生產(chǎn)中加入了一臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊的計(jì)算機(jī)主機(jī)，借助計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力和指令輸入輸出功能，能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行大幅度拓展。PLC包括電源、中央處理單元、存儲(chǔ)單元、輸入輸出單元、外部設(shè)備5個(gè)部分。決定PLC性能的是中央處理單元，存儲(chǔ)單元是PLC的記憶功能基礎(chǔ)，輸入輸出單元是PLC與控制對(duì)象的連接橋梁，一個(gè)負(fù)責(zé)信號(hào)接收，一個(gè)負(fù)責(zé)信號(hào)輸出，外部設(shè)備則主要根據(jù)PLC的應(yīng)用需求而使用，常見的包括編程器、錄音機(jī)、監(jiān)控?cái)z像頭、打印機(jī)等。電氣工程控制系統(tǒng)中采用PLC技術(shù)，就相當(dāng)于在內(nèi)部通過線路與軟件進(jìn)行信號(hào)交互和關(guān)聯(lián)，抗干擾能力和穩(wěn)定性都有了大幅度提高，相應(yīng)的失控風(fēng)險(xiǎn)有所降低。

2 PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化控制的優(yōu)勢(shì)

2.1 控制效率高

PLC技術(shù)與電氣工程設(shè)備的信號(hào)交互主要依靠內(nèi)部的微處理器發(fā)出和接受指令，外部干涉對(duì)于PLC和電氣工程設(shè)備的影響都被降低，從而在實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的同時(shí)還能夠提高電氣工程運(yùn)行的穩(wěn)定性。而且，電氣工程設(shè)備應(yīng)用了PLC技術(shù)后，工作人員能夠輕松通過外設(shè)的編程器來對(duì)PLC進(jìn)行指令編輯，通過其他外設(shè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的功能啟動(dòng)和應(yīng)用。電氣工程運(yùn)行只需要工作人員輸入指令即可，人力成本大幅降低，控制工作質(zhì)量和效率大幅提高。

2.2 具有較強(qiáng)的通用性，便于使用

PLC的輸入輸出信號(hào)過程比較簡(jiǎn)潔，編程語言的實(shí)際操作也比真正的計(jì)算機(jī)編程更簡(jiǎn)單，并不需要工作人員全面掌握專業(yè)計(jì)算機(jī)的復(fù)雜編程知識(shí)，就能夠掌握PLC的編程和應(yīng)用。而且，PLC的開發(fā)和調(diào)試比較方便，工作人員根據(jù)需求編輯指令后可在現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行調(diào)試，不懂硬件的前提下就能夠進(jìn)行相應(yīng)的修改和調(diào)整，從實(shí)用性和通用性上來講PLC非常強(qiáng)大。PLC本身具備了部分繼電器控制系統(tǒng)的器件功能，因此，電氣工程中應(yīng)用PLC能夠減少一些不必要的設(shè)備和工作流程，從而降低工作人員的工作負(fù)擔(dān)及壓力，提高電氣工程設(shè)備的生產(chǎn)與控制效率。而且，PLC產(chǎn)品本身體積小、綜合性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單，在多種電氣有關(guān)的生產(chǎn)工程中都適用。

2.3 具有較高的可靠性

電氣工程本身在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生電流、電壓的波動(dòng)和影響，應(yīng)用在電氣工程中的控制器件需要擁有較強(qiáng)的抗干擾能力，否則會(huì)出現(xiàn)控制器件反被控制的窘?jīng)r。PLC主要以集成電路為基礎(chǔ)，輸入輸出單元有各自的獨(dú)立接口，且擁有獨(dú)立的內(nèi)部電源和中央處理單元，電氣工程設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的干擾因素較難直接對(duì)PLC造成干擾，這一特點(diǎn)加大了PLC技術(shù)應(yīng)用的可靠性和安全性。在環(huán)境比較惡劣的條件下，PLC還可以外設(shè)密封處理，提高控制器本身的防振等級(jí)與接地效果，以適應(yīng)生產(chǎn)工作環(huán)境，提高電氣工程自動(dòng)化控制的覆蓋范圍。

3 電氣自動(dòng)化中融入PLC技術(shù)的重要性

伴隨著電子工程當(dāng)中自動(dòng)化水平的要求不斷提升，PLC技術(shù)也在實(shí)踐過程當(dāng)中得到了更高的提升與完善，PLC技術(shù)能夠針對(duì)傳統(tǒng)的一些工業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)的融合運(yùn)用進(jìn)行控制，針對(duì)一些比較復(fù)雜的電氣工程設(shè)備，采用這樣一種方式能夠有效的控制并運(yùn)行。在這過程當(dāng)中PLC技術(shù)主要可以分為兩種不同的類型：以箱體式的形式出現(xiàn);以模塊式的形式出現(xiàn)。這兩種不同的類型在后期的結(jié)構(gòu)組織上也會(huì)有所不同，在箱體形式當(dāng)中主要是通過CPU主板、內(nèi)存、電源以及顯示板等不同內(nèi)容組合而成，同時(shí)，在所構(gòu)成系統(tǒng)當(dāng)中的CPU則可以依據(jù)其所表現(xiàn)的特殊化性能的不同劃分為各不相同的型號(hào)，由此，在針對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行選擇時(shí)，需要依據(jù)現(xiàn)實(shí)情況的需求來進(jìn)行挑選;模塊化中的PLC在后期的組織結(jié)構(gòu)當(dāng)中主要包括CPU模塊、電源、內(nèi)存以及專業(yè)化的I/O模塊等。然而，在整個(gè)發(fā)展過程當(dāng)中，不管是通過模塊化的PLC形式還是形體形式的PLC組織，在結(jié)構(gòu)當(dāng)中主要還是屬于總線形式的一種開放的結(jié)構(gòu)，除此之外，I/O能力也主要是依據(jù)現(xiàn)實(shí)工程當(dāng)中的不同需求來予以拓展的。

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

4.1 在機(jī)床電氣中的應(yīng)用

對(duì)于電氣工程企業(yè)來說，機(jī)床設(shè)備是加工生產(chǎn)的主體，搭載各種生產(chǎn)、裝配設(shè)備，也是控制器控制的主要對(duì)象。機(jī)床本身的零部件較多，包括主體結(jié)構(gòu)、功能裝置、電力運(yùn)行裝置和液壓裝置等，其中功能裝置根據(jù)機(jī)床的主要功能和生產(chǎn)需求進(jìn)行配置，比如刀具、轉(zhuǎn)臺(tái)、分度頭、排屑裝置、照明裝置、潤滑裝置、冷卻裝置等。正因?yàn)闄C(jī)床上加載的零部件較多，且大多執(zhí)行對(duì)原材料的加工工作，因此在控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題和故障時(shí)，不僅生產(chǎn)線的生產(chǎn)進(jìn)度會(huì)因?yàn)闄C(jī)床停轉(zhuǎn)受到影響，還會(huì)浪費(fèi)大量的生產(chǎn)原材料、半成品，造成不必要的成本損失。在機(jī)床中應(yīng)用PLC技術(shù)，能夠有效避免這種情況，嚴(yán)格控制機(jī)床設(shè)備的開啟、運(yùn)轉(zhuǎn)和停止時(shí)間，嚴(yán)格監(jiān)督刀具等零部件的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和使用時(shí)長，為技術(shù)人員傳遞機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，幫助技術(shù)人員了解機(jī)床所需的維護(hù)和保養(yǎng)。PLC技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高機(jī)床自動(dòng)化控制的穩(wěn)定性和安全性，避免機(jī)床出現(xiàn)嚴(yán)重問題，進(jìn)而影響到企業(yè)的正常生產(chǎn)。

4.2 數(shù)據(jù)控制中的應(yīng)用

PLC技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)控制，電氣工程自動(dòng)化的關(guān)鍵也在于數(shù)據(jù)控制，能夠提高數(shù)據(jù)收集、分析、處理、應(yīng)用、輸出的質(zhì)量和效率，就能夠提高電氣工程自動(dòng)化控制的質(zhì)量和效率。在此過程中，數(shù)據(jù)的安全不容忽視，若數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失、損壞，必然會(huì)影響到PLC的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而影響到電氣工程設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。PLC內(nèi)部編程規(guī)則中對(duì)數(shù)據(jù)安全有相應(yīng)的保護(hù)制度，整個(gè)數(shù)據(jù)的輸入輸出使用過程安全可見、可控，且并非將輸入的指令原封不動(dòng)進(jìn)行輸出，而是在輸入后進(jìn)行關(guān)鍵信息篩選和處理后再輸出相關(guān)指令，這一過程提高，電氣工程自動(dòng)化控制的安全程度。

4.3 集中控制的應(yīng)用

PLC技術(shù)擁有比繼電器控制技術(shù)更高的工作效率和數(shù)據(jù)處理能力，不必將電氣工程系統(tǒng)劃分為幾個(gè)部分進(jìn)行分段控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣工程系統(tǒng)的集中控制，保證工程的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，提高工程的運(yùn)行質(zhì)量和穩(wěn)定性。PLC具備自動(dòng)監(jiān)視的功能，這種功能能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣工程系統(tǒng)的集中控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)之間各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，以便更好地管控單個(gè)設(shè)備，獲得最佳的自動(dòng)化控制效果。應(yīng)用PLC技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣工程系統(tǒng)各部分的集中控制，還能夠?qū)Ω鞑糠值倪\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保單個(gè)設(shè)備都處于合理的工作順序、恰當(dāng)?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)中，實(shí)現(xiàn)工作效率的最大化。這樣的監(jiān)視和監(jiān)測(cè)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣工程系統(tǒng)的非正常運(yùn)行參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常、故障問題，就可以對(duì)電氣工程系統(tǒng)進(jìn)行停機(jī)維護(hù)，避免造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。

4.4 PLC技術(shù)的遠(yuǎn)程控制應(yīng)用

此外，在電氣工程自動(dòng)化控制中，PLC技術(shù)所擁有的遠(yuǎn)程控制功能具有廣闊的發(fā)展前景，是電氣工程智能化、無人化發(fā)展的主要方向和核心技術(shù)。在PLC技術(shù)的支持下，技術(shù)人員能夠在遠(yuǎn)方利用中央控制系統(tǒng)控制PLC技術(shù)，再利用PLC技術(shù)控制電氣工程系統(tǒng)，最大程度上減少人力與物力的消耗，大幅節(jié)約勞動(dòng)力成本，讓PLC代替技術(shù)人員對(duì)龐大的電氣工程生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督和控制。在隔離開關(guān)、斷路器等重要且危險(xiǎn)的設(shè)備控制中，PLC技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高控制安全程度，不必由技術(shù)人員去手動(dòng)操作電氣工程系統(tǒng)中的高位部分，降低電氣工程控制的危險(xiǎn)性，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.5 PLC技術(shù)在開關(guān)量控制中的具體應(yīng)用

開關(guān)量控制是電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中必不可缺的一部分。這是因?yàn)殡姎夤こ滔到y(tǒng)的開關(guān)控制所需能耗較高，并且在長期連接、斷開的運(yùn)行控制下開關(guān)部分容易出現(xiàn)短路等故障，直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和技術(shù)人員的工作安全性。PLC技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠完善和處理電氣工程故障問題，還能夠通過數(shù)據(jù)的收集和處理來確認(rèn)電氣工程系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PLC技術(shù)收集的關(guān)于開關(guān)部分的工作參數(shù)后，能夠借助中央處理單元對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析，判斷開關(guān)量是否處于額定狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)異常需及時(shí)進(jìn)行處理和調(diào)整。

5 結(jié)束語

在電氣工程中，PLC技術(shù)具備廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展前景，能夠?qū)﹄姎夤こ套詣?dòng)化運(yùn)行起到優(yōu)化的效果。應(yīng)用PLC技術(shù)后，電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行效率和穩(wěn)定性明顯提高，運(yùn)行成本得到有效控制，經(jīng)濟(jì)效益得到有效提升。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)重視在集中控制、開關(guān)控制、閉環(huán)控制等部分中應(yīng)用PLC技術(shù)，節(jié)約勞動(dòng)力成本，提高設(shè)備運(yùn)行效率和安全性，為電氣工程智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)，推動(dòng)我國工業(yè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的資源優(yōu)化配置。

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