PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中的應(yīng)用解析

可存輝

（艾默生科技資源（西安）有限公司，陜西西安 710000）

PLC技術(shù)是可編程控制器的簡稱，并對可編程處理器進行利用，對其內(nèi)部的存儲程序進行利用，并完成預(yù)先編輯好的運算、順序控制、定時、計數(shù)、算術(shù)等面向用戶的指令，通過數(shù)字或模擬輸入/輸出控制各類種類型的機械或生產(chǎn)過程，確保設(shè)備或機械的穩(wěn)定運行?；诖耍疚膶LC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中的應(yīng)用進行分析，旨在提高PLC技術(shù)的應(yīng)用效果，降低各類安全隱患的發(fā)生，提高電氣工程的控制質(zhì)量。

1.PLC技術(shù)的基本信息

1.1 概述

PLC技術(shù)是可編程邏輯控制器，在實際的使用過程中，可以對相關(guān)數(shù)據(jù)進行控制，從而有效提高設(shè)備管理的控制質(zhì)量。PLC技術(shù)應(yīng)用時能提高控制效果，并且能夠保證電機的控制質(zhì)量。一般情況下，電氣工程自動化控制主要是選擇傳統(tǒng)的控制器進行控制，但是傳統(tǒng)的控制器，在實際的應(yīng)用中，存在應(yīng)用效果不佳的問題，主要是因為傳統(tǒng)控制器在應(yīng)用時需要經(jīng)歷一個十分復(fù)雜的接線過程，如此一來還會造成能源的大量浪費，不能滿足控制的基本需求。同時，由傳統(tǒng)控制器主持構(gòu)建的自動化控制系統(tǒng)，使用時，會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活性不足，沒有辦法滿足實際情況，也不能進行靈活的調(diào)整，從而影響控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果，不滿足實際使用的需求。如下圖1所示，為PLC的組成。

圖1 PLC的組成

為改善控制水平，PLC控制技術(shù)逐漸應(yīng)用到控制系統(tǒng)中，由于PLC是可編程控制器，所以在實際的應(yīng)用中，可以有使用人員，預(yù)先編制相應(yīng)的控制程序，再讓PLC按照設(shè)計好的程序進行運作，從而保證控制水平降低因為設(shè)計帶來的電氣工程問題。使用PLC技術(shù)可以構(gòu)建相關(guān)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括電源、存儲介質(zhì)、輸入輸出接口等相關(guān)構(gòu)件，這些構(gòu)件的穩(wěn)定運行是保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。實際應(yīng)用中，使用人員可以根據(jù)自己的相關(guān)要求對PLC進行設(shè)計，從而確保設(shè)備控制能夠按照設(shè)計人員的思路走，進而保證控制質(zhì)量[1]。

PLC控制系統(tǒng)中，電源的作用十分顯著，如果電源不工作了，PLC控制系統(tǒng)也就無法正常運行，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，可以對電源進行控制，實現(xiàn)關(guān)閉和開啟，從而保證系統(tǒng)的可靠性。另外，PLC控制時，輸入和輸出接口也是十分重要的，他們主要能夠承擔(dān)指令的傳遞和接收，從而提高控制效率。存儲介質(zhì)主要是實現(xiàn)對PLC中相應(yīng)的數(shù)據(jù)和信息的存儲，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。最后中央處理器是PLC控制系統(tǒng)中的重中之重，他承擔(dān)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理等作用，并能完成數(shù)據(jù)信息的接收和傳遞等任務(wù)，是保證PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵構(gòu)件。在PLC控制系統(tǒng)實際運行時，相關(guān)工作人員打開電源，PLC控制系統(tǒng)就開始工作，中央處理器在接收到相關(guān)指令后會開始動作并自行診斷，結(jié)合診斷結(jié)果和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成對網(wǎng)絡(luò)信息的處理。等系統(tǒng)完成準(zhǔn)備操作后就會完全對用戶程序進行掃描，掃描完成后通過輸入輸出接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)控制，一旦運行過程中出現(xiàn)問題，工作人員就可以結(jié)合實際情況進行重復(fù)的診斷工作，從而保證系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，滿足電氣工程的控制需求。

1.2 PLC技術(shù)在電氣工程中的重要作用

結(jié)合實際情況研究PLC技術(shù)在電氣工程中的相應(yīng)重要性，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)電氣工程處于不斷進步和完善的情況下，就需要相應(yīng)技術(shù)的配合，滿足電氣工程的發(fā)展需求，所以，為了滿足電氣工程基本需求，PLC技術(shù)也得到了相應(yīng)的進步與完善，使得PLC技術(shù)更加滿足電氣工程的基本需求，能夠全面提升電氣工程服務(wù)能力。在電氣工程發(fā)展的過程中，PLC技術(shù)是一種滿足電氣工程發(fā)展需求的相應(yīng)技術(shù)，不僅能夠提升電氣工程的控制能力，還能使得電氣工程緊跟時代的腳步，使得電氣工程自動化控制，滿足探索新領(lǐng)域的相應(yīng)需求。通過PLC技術(shù)和現(xiàn)代化信息技術(shù)的結(jié)合就能實現(xiàn)電氣工程的積極健康發(fā)展[2]。由此可見，PLC技術(shù)是電氣工程發(fā)展的重要基石。

1.3 PLC技術(shù)的優(yōu)點研究

在實際的電氣工程中，PLC技術(shù)可以得到合理的應(yīng)用，而支持PLC技術(shù)的合理應(yīng)用需要PLC技術(shù)的相應(yīng)優(yōu)勢發(fā)揮。其中，PLC技術(shù)的優(yōu)勢包括：

（1）實際的應(yīng)用中，使用PLC技術(shù)可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)計，甚至是程序的重新編制，這樣就是PLC技術(shù)在實際的應(yīng)用中較好的應(yīng)用價值不僅能夠的快速完成相應(yīng)程序的編制工作，還能實現(xiàn)PLC構(gòu)件的快速生產(chǎn)，從而滿足電力系統(tǒng)的基本需求。另外，相關(guān)技術(shù)人員還可以利用PLC技術(shù)實現(xiàn)程序編制，使用語言指令表、功能圖、梯形圖甚至高級編程語言等實現(xiàn)PLC的相應(yīng)編程工作。

（2）操作簡單。使用PLC構(gòu)件，在實際的應(yīng)用中具有簡單容易的特點，因為PLC技術(shù)所使用的編程語言簡單容易，即使是非本專業(yè)畢業(yè)的人員也可以在7d之內(nèi)經(jīng)過培訓(xùn)就能實現(xiàn)對PLC的程序編寫，從而滿足實際應(yīng)用的需求，降低了PLC技術(shù)對技術(shù)人員的相應(yīng)要求，增加了PLC控制的大眾化特點，使得它可以應(yīng)用到更多領(lǐng)域中，并縮小了對技術(shù)人員的限制。

（3）PLC技術(shù)可以對工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)的作業(yè)過程實現(xiàn)實時的監(jiān)控。因為PLC技術(shù)在實際的應(yīng)用時需要經(jīng)過合理的設(shè)計，確保控制器能出對位置，并且在編程之后可以發(fā)揮相應(yīng)的作用。在實際的使用階段，使用PLC技術(shù)可以有效節(jié)省設(shè)計的周期，并且能在后續(xù)的使用中，根據(jù)需求隨時對程序進行更改，使得設(shè)備按照編制的程序運行，從而提升設(shè)備運行的效果，在一定程度上實現(xiàn)對設(shè)備的優(yōu)化控制。

（4）抗干擾能力相對較好。實際的運行中，PLC技術(shù)具有較好的抗干擾能力，因為，它主要是光電隔離方式實現(xiàn)循環(huán)掃描，并實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀況檢測，從而滿足實際工作的需求，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障后，PLC技術(shù)可以向管理中心發(fā)布相應(yīng)的報警信號，促使相關(guān)維護人員及時采取有效措施，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。所以，PLC技術(shù)不僅具有較好的抗干擾能力，還能滿足系統(tǒng)檢測的相應(yīng)需求，全面符合電氣工程基本運行標(biāo)準(zhǔn)，對提升電氣工程具有十分積極的推動作用。

（5）靈活性的優(yōu)勢。結(jié)合PLC技術(shù)的基本情況可以發(fā)現(xiàn)PLC技術(shù)在實際的應(yīng)用中具有較好的靈活性，也就是說，電氣工程中，對PLC技術(shù)進行利用能夠發(fā)揮它的靈活性，因為基于PLC技術(shù)的控制程序，可以根據(jù)實際情況實現(xiàn)對程序的相應(yīng)調(diào)整，且不必更換PLC控制構(gòu)件，這樣不僅能夠節(jié)約成本還能提高控制效果，從而滿足電氣工程的相應(yīng)控制成本降低。

2.PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制中的應(yīng)用

為進一步研究PLC控制技術(shù)在電氣工程及其自動化中的應(yīng)用，本文對PLC技術(shù)的詳細(xì)應(yīng)用進行闡述，具體如下。

2.1 順序控制中的應(yīng)用

順序控制是生產(chǎn)實踐中的重要控制模式，主要是在執(zhí)行環(huán)節(jié)中，按照生產(chǎn)工藝預(yù)先設(shè)定好的順序和轉(zhuǎn)化條件實現(xiàn)后續(xù)的自動操作過程，是電氣工程自動化控制中的重要控制模式。在這個模式中，選用PLC技術(shù)是十分合適的，因為PLC使用的是可編程的邏輯控制器，所以，PLC很適合順序控制。實際應(yīng)用時，PLC能優(yōu)化控制程序，如在自動化控制系統(tǒng)中加入了傳感器之后主站層和遠程控制的控制效率都會得到顯著的提升。實際的應(yīng)用中，像機械手的運動控制、爐渣與爐灰的自動清理、包裝生產(chǎn)線的控制等都可以對PLC控制器進行利用，能夠提供人工順序控制，保證生產(chǎn)的有序進行，從而減少故障的發(fā)生概率。同時，PLC技術(shù)在自動化領(lǐng)域中選擇人工智能和云計算日益成熟，電氣工程技術(shù)在未來也將集成這些核心的科技，PLC在順序控制中也會變得更加靈活，從而能夠保證控制的整體水平[3]。

2.2 開關(guān)量控制中的應(yīng)用

PLC技術(shù)還可以用于開關(guān)量控制中，應(yīng)用到這里，不僅能夠保證開關(guān)量的控制質(zhì)量，還能使得開關(guān)量更加符合用戶的應(yīng)用需求。例如，PLC控制可以應(yīng)用到繼電器動作的控制中，確?？刂聘臃蠈嶋H應(yīng)用需求。對于開關(guān)而言，如果選擇專業(yè)的人員去控制，就會造成相應(yīng)的資源浪費，甚至造成相應(yīng)的成本浪費，影響控制水平。所以，需要對開關(guān)量控制進行保證，通過PLC技術(shù)的應(yīng)用可實現(xiàn)對開關(guān)量的控制，進而保證多臺設(shè)備和生產(chǎn)自動化流水線的穩(wěn)定運行，如印刷機、組合機床等都是使用PLC控制技術(shù)進行控制。而且，PLC技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)繼電器電路，能實現(xiàn)更優(yōu)的順序控制和邏輯控制，保證電氣設(shè)備的運行更加穩(wěn)定。PLC在開關(guān)量控制時，可以結(jié)合實際要求對開關(guān)的運行進行編程，確保開關(guān)能夠按照所編寫的程序運行，從而保證開關(guān)控制的質(zhì)量，使得開關(guān)控制變得更加邏輯化，更加標(biāo)準(zhǔn)化，滿足實際電氣工程的基本需求。除此之外，PLC技術(shù)應(yīng)用到電氣工程中可有效節(jié)省控制時間，保證控制效率，確保能積極推動電氣工程發(fā)展。

2.3 閉環(huán)控制中的應(yīng)用

PLC技術(shù)，還可用于閉環(huán)控制中，能有效提高控制效率。所謂的閉環(huán)控制也就是指過程控制，是指在某一電氣工程中需要對溫度、壓力和流量等模擬量進行控制和測定。而在傳統(tǒng)電氣控制中，人工控制的方式往往無法滿足實際使用的需求，所以就要對其進行優(yōu)化，改善控制方式，提高控制的安全性和可靠性。PLC技術(shù)應(yīng)用到其中，可實現(xiàn)閉環(huán)控制的有效控制，能完成對液位、溫度和壓力等的控制，減少人工控制的隱患，并提高控制效率，根據(jù)PLC技術(shù)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)一般閉環(huán)控制系統(tǒng)是由單個閉環(huán)控制系統(tǒng)和多個閉環(huán)控制系統(tǒng)組成。鑒于控制變量的比例系數(shù)之間的絕對值非常重要，在控制同步設(shè)備的速度時，就會選擇單個閉環(huán)控制系統(tǒng)[4]，利用PLC技術(shù)能實現(xiàn)閉環(huán)控制的控制效果。同時，PLC控制還可以應(yīng)用到速度控制中，當(dāng)處于恒速的運行狀態(tài)下，如果運行速度突然發(fā)生變化，基于PLC的控制系統(tǒng)就能通過改變紅外傳感器的方式，確保計算機模擬電流強度信號的輸出，且將數(shù)據(jù)順利轉(zhuǎn)變成正常的電流信號，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

2.4 數(shù)控系統(tǒng)中的PLC應(yīng)用

數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代電氣工程，自動化控制中的基礎(chǔ)部分，其可有效提高數(shù)控系統(tǒng)的功能，保證機床設(shè)備始終能處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，通過PLC技術(shù)的應(yīng)用不僅可以完成自動化數(shù)據(jù)采集，還能完成自動化數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，從而完成數(shù)控控制，有效提高數(shù)控系統(tǒng)的運行質(zhì)量。而這些都是數(shù)控功對PLC的基本需求。同時，PLC技術(shù)在實際的應(yīng)用中還具有較好的抗干擾能力，運行的穩(wěn)定性高，操作難度相對較低，集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能能促進設(shè)備控制的改進，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。PLC還可以進行數(shù)據(jù)變成，并保證設(shè)備按照編程設(shè)計好的邏輯進行運行，從而具有個性化的功能，工作人員可以根據(jù)自己的需求完成對設(shè)備運行的控制，從而提高設(shè)備的運行質(zhì)量。

PLC技術(shù)還有一定的進步空間，例如，數(shù)控系統(tǒng)會存在一些干擾，為了保證系統(tǒng)的可靠就需要采用屏蔽和調(diào)頻技術(shù)，從而實現(xiàn)干擾的全面清除，確保數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。但是還會存在一些電磁干擾，這些干擾是采用屏蔽和調(diào)頻技術(shù)無法消除的，會影響PLC控制系統(tǒng)的功能，干擾數(shù)控系統(tǒng)的運行。所以需要保證PLC的功能避免計算錯誤或系統(tǒng)混亂就要在PLC在抗干擾方面進行進一步分析，確保PLC控制系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力和控制能力，還不會給系統(tǒng)帶來負(fù)面影響。

3.結(jié)語

本文對PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化中的應(yīng)用進行分析，主要對PLC技術(shù)進行研究，確認(rèn)什么是PLC技術(shù)，PLC技術(shù)有何種功能，再針對實際情況對PLC技術(shù)在電氣工程做及其自動化控制中的應(yīng)用，分別對PLC技術(shù)在閉環(huán)控制、順序控制和數(shù)控系統(tǒng)以及開關(guān)量控制中的應(yīng)用，提高PLC技術(shù)的應(yīng)用水平，確保電氣工程的自動化控制水平，滿足電氣工程的發(fā)展需求，積極推動相關(guān)行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。