電氣工程及其自動化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用

輝縣市職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 周寶星

PLC 是一項先進(jìn)的電子技術(shù)，它結(jié)合了計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。如今它在電氣自動化領(lǐng)域的使用范圍十分廣泛，PLC 技術(shù)的運用有效提高了電氣控制效率。目前，PLC 技術(shù)在電氣工程中的運用獲得了良好的效果，技術(shù)人員可以不斷地對這種技術(shù)進(jìn)行研究和優(yōu)化，從而促進(jìn)PLC 技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。

PLC 技術(shù)搭載的儲存器能夠?qū)Σ杉降男畔⑦M(jìn)行實時編譯，同時它還可以根據(jù)實際情況對程序作出相應(yīng)的更改。PLC 技術(shù)在實際運行的過程中，首先會對信息進(jìn)行掃描識別，將識別到的有效信息上傳到系統(tǒng)當(dāng)中；其次，系統(tǒng)會利用事先編寫好的程序來翻譯采集到的信息；最后系統(tǒng)會自動輸出翻譯結(jié)果。

1 介紹PLC 技術(shù)

1.1 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展歷史

在20世紀(jì)初期，研究人員通過將繼電器等各類用電器通過串并聯(lián)等不同的接線方式連接，最終成功實現(xiàn)了利用小電流來遠(yuǎn)程控制大電流的目標(biāo)。此后，通過研究人員的利用，又研究出了時間繼電器等低壓電器，這些低壓電器在電力控制系統(tǒng)中的運用，滿足了簡單接線方式搭建的電力控制系統(tǒng)無法滿足人們實際控制需求的問題。隨著科技的發(fā)展，人們對電力控制系統(tǒng)的需求也在不斷提升。然而，傳統(tǒng)電力控制系統(tǒng)存在控制精準(zhǔn)度低以及安裝成本高的問題。后來，隨著計算機控制技術(shù)的成熟，人們嘗試著將計算機控制系統(tǒng)運用到了電氣控制領(lǐng)域并取得了良好的應(yīng)用效果。同時，研究人員還研究出了可編程的邏輯控制器。到了20世紀(jì)末期，計算機控制技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)手段被廣泛地用于電力控制系統(tǒng)當(dāng)中。同時，傳統(tǒng)的單片機處理器所構(gòu)成的控制元件也被先進(jìn)的微機化可控制編程器取代了。這些先進(jìn)技術(shù)的運用，有效提高了遠(yuǎn)程控制電氣設(shè)備的精準(zhǔn)度，推動了PLC 技術(shù)的發(fā)展。

1.2 PLC 技術(shù)的內(nèi)涵

可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC 是21世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型自動化控制裝置。從本質(zhì)上看，PLC 就是一種可編輯的邏輯控制裝置，它的工作就是利用電子操作系統(tǒng)當(dāng)中人為編寫的計算機程序，通過計算機運算來翻譯系統(tǒng)采集到的信息，最終按照翻譯的結(jié)果對電氣設(shè)備的允許狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。PLC 技術(shù)可以通過人為手段進(jìn)行編寫，工作人員只需要將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)就利用事先編寫好的程序自動處理這些數(shù)據(jù)，通過編程計算結(jié)果，PLC 技術(shù)就能精準(zhǔn)地控制工作人員想要控制的設(shè)備。PLC 技術(shù)多用于工業(yè)領(lǐng)域，因此設(shè)計者在設(shè)計PLC技術(shù)時，就必須保證PLC 技術(shù)能夠與電氣自動化系統(tǒng)自然地銜接起來，只有這樣才能提高PLC 技術(shù)的實際應(yīng)用價值。如今，現(xiàn)代PLC 技術(shù)已經(jīng)能夠精確地控制各類設(shè)備，同時PLC 技術(shù)所使用到的算法也得到了優(yōu)化，在此背景下，PLC 技術(shù)在電氣自動化領(lǐng)域運用，大大降低了電氣自動化控制的難度，提高了電氣自動化系統(tǒng)運行的效率。相信隨著PLC 技術(shù)的不斷優(yōu)化升級，它將廣泛地滲透到各行各業(yè)，以不同的形式發(fā)揮價值。

1.3 PLC 的特點

（1）PLC 技術(shù)十分實用。PLC 技術(shù)可以針對工程實際需要，將其與電力控制系統(tǒng)進(jìn)行個性化的結(jié)合，運用現(xiàn)代計算機技術(shù)對組合結(jié)果進(jìn)行綜合分析，確保它能夠滿足工程的全部要求。（2）PLC 的體積較小，因此它具備便攜性的特點。PLC 技術(shù)的運用范圍十分廣泛，為了保證各個領(lǐng)域的技術(shù)人員都能快速掌握它的使用方法，設(shè)計者將它的編程語言設(shè)計得十分簡單。（3）PLC 技術(shù)具有抗干擾性。PLC 技術(shù)所使用到的編碼控制器具有較強的抗干擾能力，因此它能夠在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境下滿足電氣自動化的控制要求。使用PLC 技術(shù)的過程中，工作人員只需要輸入簡單的輸出輸入碼，并且編譯環(huán)節(jié)單一，因此利用PLC 技術(shù)不會由于轉(zhuǎn)化過程復(fù)雜造成編碼錯亂的問題。

1.4 設(shè)計原則

在PLC 系統(tǒng)設(shè)計的過程中，只有遵循相關(guān)設(shè)計原則，才能保證系統(tǒng)在運行中發(fā)揮出最優(yōu)效果。首先，為了保證系統(tǒng)能夠安全高效地運行，必須要遵循安全原則。其次，在確保系統(tǒng)性能良好的前提下，需要盡可能地提高PLC 系統(tǒng)為企業(yè)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益，因此要遵循成本最低原則。

2 分析PLC 技術(shù)在電氣工程自動化控制中運用的優(yōu)勢

PLC 技術(shù)在電氣工程中的運用，具有許多優(yōu)勢。首先，PLC 技術(shù)的接線方式簡單，安裝步驟簡單。在實際安裝的過程中，由于PLC 是一個整體，工作人員只需要按照規(guī)定將相應(yīng)的傳輸線與電源相連即可。因此安裝PLC 的步驟簡單，出錯率較低。PLC 技術(shù)在運用的過程中，安全系數(shù)較高，運行過程也比較穩(wěn)定，因此它能夠有效提高電氣自動化控制效率。同時，PLC 技術(shù)在使用的過程中消耗的能源較低，具有一定的節(jié)能效果。其次，在實際使用PLC 系統(tǒng)的過程中，由于它的適應(yīng)性較強，因此它能夠與電氣自動化設(shè)備快速地融合起來，運行效率較高。最后，PLC 系統(tǒng)雖然是一種先進(jìn)的高科技系統(tǒng)，但是它的操作方法十分簡單。技術(shù)人員并不需要學(xué)習(xí)計算機專業(yè)知識，就可以快速地掌握該系統(tǒng)的使用方法。PLC 系統(tǒng)還具體自動識別功能，它能夠自動分析判斷掃描出的數(shù)據(jù)是否是有效數(shù)據(jù)[1]。

3 PLC 技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中的使用

3.1 PLC 技術(shù)在順序控制系統(tǒng)的使用

通過在順序系統(tǒng)當(dāng)中使用PLC 技術(shù)，能夠起到提高系統(tǒng)工作效率的作用。為了保證PLC 系統(tǒng)能夠切實地提高控制系統(tǒng)的運行效率，工作人員必須預(yù)先設(shè)計科學(xué)的運行方案和完整的系統(tǒng)運轉(zhuǎn)流程。同時，為了應(yīng)對突發(fā)狀況，有必要通過分析可能發(fā)生的特定情況，利用PLC系統(tǒng)編寫特殊設(shè)定程序。在發(fā)電廠當(dāng)中，對于一些極端天氣或者特殊場合，工作人員都沒有辦法人工控制設(shè)備。為了保證發(fā)電廠能夠持續(xù)發(fā)電，就必須要利用機械運轉(zhuǎn)來處理燃燒殘余物。首先，利用PLC 系統(tǒng)來實現(xiàn)設(shè)備的自動化控制，能夠保證發(fā)電廠自動運行完成發(fā)電工作。其次，PLC 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機械地自動運轉(zhuǎn)，進(jìn)而保證燃燒殘余物能夠得到及時處理，推動發(fā)電廠持續(xù)運轉(zhuǎn)。最后，使用PLC 系統(tǒng)，能夠通過編寫程序，當(dāng)故障發(fā)生時及時向工作人員發(fā)出警示，以此提高故障處理效率，避免發(fā)生更嚴(yán)重的故障問題，為企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[2]。

3.2 在控制開關(guān)量邏輯中的使用

傳統(tǒng)的電氣操作系統(tǒng)當(dāng)中，由于開關(guān)程序十分復(fù)雜，在實際控制的過程中比較容易出錯。通過使用PLC 對開關(guān)操作系統(tǒng)的邏輯程序進(jìn)行重新編寫，有利于簡化邏輯，提高控制效率。PLC 具有良好的抗干擾能力，在實際運行的過程中PLC 系統(tǒng)的安全系數(shù)也比較高。電氣設(shè)備的運行環(huán)境十分復(fù)雜，使用PLC 系統(tǒng)，能夠有效降低環(huán)境因素對電氣設(shè)備造成的干擾，保障控制系統(tǒng)高效運行。利用PLC 系統(tǒng)重新編訂開關(guān)控制邏輯的方法是：（1）在編寫程序前，要了解其主要控制功能。技術(shù)人員需要結(jié)合該程序需要控制的功能，對輸入信號和輸出信號構(gòu)建函數(shù)關(guān)系式。根據(jù)構(gòu)建的函數(shù)，需要繪制出相應(yīng)的邏輯狀態(tài)表。（2）根據(jù)繪制的邏輯狀態(tài)表，工作人員應(yīng)當(dāng)對上述函數(shù)進(jìn)行簡化。接著，工作人員就可以依照簡化后的式子來制定邏輯指令。對于編寫的指令，需要工作人員進(jìn)行I/0 分配，得到PLC 梯形圖。另外，如果需要滿足特殊情況，需要工作人員在原始指令的基礎(chǔ)上再編寫特殊指令，然后再對指令進(jìn)行合理的修改。（3）技術(shù)人員需要將編寫完成的PLC 指令輸入到控制系統(tǒng)當(dāng)中。此時，技術(shù)人員根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的控制指令，輸入變量，當(dāng)變量計算結(jié)果等于開關(guān)賦值時，系統(tǒng)會自動開啟，不同則會關(guān)閉系統(tǒng)。我們通常會將一個主PLC 和8 個子PLC 組合起來，共同完成煤礦開采過程中需要使用到的裝載機等裝置。在此過程中，主PLC 需要輸入的信號采煤啟動信號和隔離開關(guān)的開閉狀態(tài)信號等，需要輸出的則是外部聯(lián)絡(luò)的信號。子PLC 需要輸入驅(qū)動器的開閉信號和電流信號，輸出驅(qū)動器的啟停信號。PLC 系統(tǒng)不僅操作簡單出錯率低，同時由于它的短路保護(hù)時間一般小于或等于100ms，因此故障發(fā)生概率也很低[3]。

3.3 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的使用

在PLC 技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計出的電氣自動化系統(tǒng)智能化程度較高。首先，由于PLC 系統(tǒng)的抗干擾能力較強，因此使用PLC 系統(tǒng)設(shè)計電氣自動化系統(tǒng)靈活程度較高，同時設(shè)計出的自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性也比較高。傳統(tǒng)模式下，一般通過人工手動控制來操作電力工程控制系統(tǒng)。如今，科學(xué)技術(shù)得到了發(fā)展，先進(jìn)的PLC 技術(shù)在電氣工程中廣泛使用。利用PLC 技術(shù)來控制電氣系統(tǒng)，能夠有效提高系統(tǒng)控制的智能化程度，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。同時，相較于傳統(tǒng)的人工控制手法，先進(jìn)的自動化控制效率也十分高。PLC 技術(shù)可以利用閉環(huán)控制的方法，實現(xiàn)對各類電子元件的自動化控制。PLC 技術(shù)可以智能化控制電機動力泵的運行過程。在動力泵運行的過程，PLC 系統(tǒng)會對動力泵運行的全過程實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，這種方式有利于全面提高動力泵運行效率。在此過程中，PLC 系統(tǒng)還能夠通過分析動力泵的實際運行狀態(tài)，科學(xué)地控制動力泵的開關(guān)。由此可知，PLC 技術(shù)在動力泵運行過程中的使用，有利于全面提高動力泵的運行效果，保障動力泵安全穩(wěn)定地運行[4]。

3.4 實現(xiàn)自動控制

通常來說電氣控制系統(tǒng)都是由各類精密零件組成的大體積控制系統(tǒng)。如果，采用傳統(tǒng)的人工控制方法來控制該系統(tǒng)，出錯率較高。一旦工程人員疏忽，就可能導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的故障問題，損害企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。因此，使用PLC 系統(tǒng)實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的自動化控制，有利于及時發(fā)現(xiàn)和處理電氣自動化控制系統(tǒng)運行過程中存在的各類問題，同時還能夠提高控制的精準(zhǔn)度，降低故障發(fā)生的概率。

3.5 抗干擾能力

根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，環(huán)境因素會對PLC 系統(tǒng)的使用產(chǎn)生應(yīng)當(dāng)?shù)母蓴_。因此，技術(shù)人員需要積極探索PLC 系統(tǒng)的優(yōu)化方案，以此來滿足市場上對PLC 系統(tǒng)抗干擾性能的要求。技術(shù)人員可以和實際使用PLC 系統(tǒng)工作的技術(shù)人員一同探討PLC 系統(tǒng)存在的問題，通過進(jìn)行技術(shù)交流找到可行的優(yōu)化方案，提高PLC 系統(tǒng)的抗干擾能力。同時，企業(yè)和國家還可以加大科研資金投入。此外，企業(yè)要加強員工培訓(xùn)，提高技術(shù)人員使用PLC 技術(shù)的能力。最后，企業(yè)可以組織技術(shù)人員一同參與到科研工作當(dāng)中，共同探討提高PLC 系統(tǒng)抗干擾能力的可行性方案[5]。

4 PLC 技術(shù)在電氣工程自動化控制的發(fā)展方案

科研人員應(yīng)當(dāng)繼續(xù)PLC 技術(shù)，保障PLC 技術(shù)能夠滿足不斷提高電氣控制要求。（1）除了理論研究，國家還應(yīng)當(dāng)加大資金投入，鼓勵科研人員在進(jìn)行理論研究后開展實踐研究，只有進(jìn)行實踐，才能切實提高PLC 技術(shù)的實用性。此外，通過實踐，能夠加快新的科研成果被切實地運用在電氣控制工作當(dāng)中，使其與傳統(tǒng)技術(shù)融合發(fā)展。（2）當(dāng)前，PLC 技術(shù)在眾多電氣控制技術(shù)中脫穎而出的主要原因就是它具有較強的抗干擾能力。但是，隨著科技的發(fā)展，電氣自動化控制也需要更強的抗干擾能力。因此，科研人員需要不斷探索減少電網(wǎng)對PLC 技術(shù)產(chǎn)生的干擾，優(yōu)化PLC 的屏蔽功能。隨著電氣工程行業(yè)的市場競爭越來越激烈，優(yōu)化PLC 系統(tǒng)的抗干擾能力能夠有效提高工程的市場競爭能力。（3）電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展需要大量的人才支持，因此，國家要加強相關(guān)人才的培養(yǎng)。并且，在培養(yǎng)電氣系統(tǒng)控制人才的過程中，要培養(yǎng)他們對PLC 系統(tǒng)的運用技能，只有這樣才能保證他們在設(shè)計的過程中，將實際的控制需求與設(shè)計結(jié)合起來，有效地融合PLC 技術(shù)與電氣自動化控制技術(shù)。（4）為了保證PLC 技術(shù)能在電氣工程中得到有效地使用，就需要制定明確的PLC 技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)，保證該技術(shù)的開發(fā)和運用工作規(guī)范化進(jìn)行。此外，在電氣工程自動化控制工作中實際運用PLC 技術(shù)時，有必要提高系統(tǒng)使用部門和開發(fā)部門之間的溝通效率。最后，當(dāng)運行環(huán)境十分惡劣的情況下，還需要及時建設(shè)防干擾設(shè)備來保障PLC 技術(shù)的正常運行。

5 結(jié)語

通過上面的論述可以知道，PLC 技術(shù)在電氣工作及其自動化系統(tǒng)中的使用，有效提高了電氣控制的智能化程度。企業(yè)及相關(guān)科研人員，需要根據(jù)市場的實際需求，明確PLC 系統(tǒng)的發(fā)展方向，制定科學(xué)的使用方案，保障PLC 系統(tǒng)在實際運用的過程中發(fā)揮出最大價值。