PLC技術(shù)應(yīng)用于電氣工程控制的自動化設(shè)計研究

楊梅 水文靜

(甘肅省武威市涼州區(qū)職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 甘肅武威 733000)

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的到來，各行業(yè)、各崗位人員競爭意識都不斷增強(qiáng)。為了更好地適應(yīng)市場競爭，人們必須提升自身綜合能力，并且運用更為先進(jìn)的技術(shù)來提升生產(chǎn)效率，最大程度地提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)與社會效益。PLC技術(shù)最早是在20世紀(jì)70年代產(chǎn)生的，此時這項技術(shù)已經(jīng)在汽車等行業(yè)中嶄露頭角，伴隨其不斷改革和發(fā)展，在運算、處理數(shù)據(jù)等方面的能力均得到了提升，同時這項技術(shù)也開始推向了電氣工程控制領(lǐng)域之中。實踐證明，將PLC技術(shù)用到電氣工程控制領(lǐng)域，可以顯著提升其自動化程度，更好地提升精確度，這樣就可以為電氣工程行業(yè)發(fā)展提供推動力。比如：智慧交通、智能建筑以及自能化生產(chǎn)等，為電力系統(tǒng)的構(gòu)建提供源源不斷的動力。

1 對PLC技術(shù)的概述

PLC 是一項獨立運作技術(shù)，它通過模仿人類的思維習(xí)慣、行為動作而形成，目前主要在計算機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用。人們還將其稱作可編程邏輯控制器，其擁有較多的優(yōu)勢，不僅可以有效克服以往電氣工程在接線上的復(fù)雜性，同時還能克服電氣工程其他很多缺點，比如靈活性差、不具備通用性等，可以充分發(fā)揮出微處理器的功能，在生產(chǎn)實踐中靈活運用。

在實際應(yīng)用中，PLC 的優(yōu)點有很多，比如速度快、功能強(qiáng)、體積小等，并且具有可擴(kuò)展性的特征，在電氣工程領(lǐng)域中應(yīng)用可以充分發(fā)揮出其以上特征，為生產(chǎn)提供便利。另外，PLC還體現(xiàn)為節(jié)能環(huán)保、對環(huán)境污染小、節(jié)約資源等優(yōu)勢，避免了傳統(tǒng)技術(shù)缺乏可靠性等弊端。并且它并不需要利用專業(yè)語言進(jìn)行編程，因此其應(yīng)用的范圍比較廣泛。大量工作實踐證明，這項技術(shù)的應(yīng)用可以顯著提升工程自動化的程度，幫助員工從繁瑣的勞動中解放出來，進(jìn)一步提升工作效率與工作質(zhì)量，為其人身安全提供保障[1]。

具體來說，PLC 技術(shù)應(yīng)用于電氣工程控制的自動化系統(tǒng)中，PLC 控制系統(tǒng)主要由中央處理器、系統(tǒng)電源、儲存媒介、輸入端口以及輸出端口等部分組成，使用者可以按照自身需求對外部連接的設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。PLC系統(tǒng)中各模塊的功能不同：（1）中央處理器的功能主要是對輸入數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，并且處理使用者下達(dá)的指令；（2）系統(tǒng)電源可以為控制系統(tǒng)供給用電，同時還能對系統(tǒng)運作的始末進(jìn)行調(diào)整；（3）儲存媒介可以設(shè)定程序數(shù)據(jù)，并且存放程序相關(guān)信息；（4）輸入端口與輸出端口主要功能是連接外部設(shè)備，并且可以接收信號。在電氣自動化系統(tǒng)中，PLC 技術(shù)的應(yīng)用原理與計算機(jī)電子自動控制的原理相似，不管采用哪種控制方式，在運用不合理的情況下，中央處理器都能實現(xiàn)自我檢測，并且對整個過程進(jìn)行重新設(shè)置。PLC 控制系統(tǒng)可分為兩個部分，其中硬件部分為技術(shù)核心，軟件部分則主要是操控[2]。

2 PLC技術(shù)在電氣工程控制中的意義與優(yōu)勢

2.1 應(yīng)用PLC技術(shù)的意義

PLC 技術(shù)為系統(tǒng)提供了主要控制方式，但是基于以往工程中的問題，當(dāng)前系統(tǒng)中依然存在很大局限性，技術(shù)人員必須具備較高的素質(zhì)與能力，面對一些復(fù)雜數(shù)據(jù)時，可以及時給出分析和判斷，這樣即可順利完成數(shù)據(jù)實驗的有關(guān)工作。電路設(shè)計、數(shù)據(jù)分析等都會影響傳統(tǒng)系統(tǒng)的應(yīng)用，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，一旦系統(tǒng)癱瘓之后，數(shù)據(jù)修復(fù)的時間會很長。大量實踐證明，應(yīng)用PLC 技術(shù)可以顯著提升系統(tǒng)運行的質(zhì)量與效率，對系統(tǒng)癱瘓進(jìn)行積極的預(yù)防，這對系統(tǒng)的實際應(yīng)用而言具有非常重要的現(xiàn)實性意義。

因此，在PLC 技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用中，應(yīng)注意以下幾點：一是要確保其中內(nèi)容與使用者需求相符，確?？刂七\作的過程可以持續(xù)下去；二是系統(tǒng)在安全穩(wěn)定運行的過程中，可以減少設(shè)計、運行過程中的成本投入，促進(jìn)生產(chǎn)效益的提升，并且可以為后續(xù)功能拓展提供保證，便于系統(tǒng)升級與開發(fā)；三是生產(chǎn)的產(chǎn)品一定要確?；A(chǔ)質(zhì)量，完成系統(tǒng)維修操作后，整個系統(tǒng)的安全性、可靠性即可得到保證[3]。

2.2 電氣工程應(yīng)用PLC技術(shù)的優(yōu)勢

伴隨電氣自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，PLC 技術(shù)作為一項核心技術(shù)開始得到了廣泛應(yīng)用，同時電子設(shè)備儲量也快速上升。在電氣工程中應(yīng)用PLC 技術(shù)，可以為各項工作的正常開展奠定前提與基礎(chǔ)，同時還能顯著提升人員的工作質(zhì)量與工作效率，使控制器準(zhǔn)確性、精準(zhǔn)度得到進(jìn)一步的提升。在電氣工程中應(yīng)用PLC技術(shù)后，工作人員即可從繁重的勞動中解放出來，減輕其工作壓力，有利于激發(fā)其對工作的積極性與主動性。在電氣工程中，不同控制器的工作效果不同，運用PLC技術(shù)可以確保數(shù)據(jù)的一致性，從而對數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的分析與控制，更好地提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。技術(shù)人員在應(yīng)用電氣工程時可能會受到主觀因素的影響，因此數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性可能會受到一些影響。應(yīng)用PLC 技術(shù)以后，即可達(dá)到自動化控制的目的，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。另外，應(yīng)用PLC 技術(shù)還能幫助技術(shù)人員更好地控制電氣自動化系統(tǒng)，從而減少技術(shù)人員在系統(tǒng)中的參與程度，最終達(dá)到自動化控制的目標(biāo)。

3 PLC 技術(shù)在電氣工程控制的自動化設(shè)計中的應(yīng)用

大量工作實踐證明，應(yīng)用該技術(shù)可以在優(yōu)化系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制、順序控制以及故障診斷等方面發(fā)揮其作用。如此方可顯著提升自動化工作效率，不僅可以為工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量提供保障，同時工作環(huán)境也會得到相應(yīng)的改善和提升。伴隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的快速變革，這項技術(shù)未來將會在現(xiàn)代生產(chǎn)的各方面適用，并且不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，為人們創(chuàng)造更多便利。下面就從不同角度對該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探究。

3.1 PLC在電氣工程控制的自動化設(shè)計中的應(yīng)用常見形式

3.1.1 在電氣工程的變頻器中應(yīng)用

變頻器屬于電氣工程自動化控制系統(tǒng)中較為常見的一種設(shè)備類型，其在實踐運行應(yīng)用中，對變頻器調(diào)節(jié)表現(xiàn)出較高的精準(zhǔn)度要求，需要做到精準(zhǔn)性控制，才能保證設(shè)備安全高效化運轉(zhuǎn)。在傳統(tǒng)的應(yīng)用模式中，主要需依靠技術(shù)人員嚴(yán)格按照設(shè)計的步驟、頻率等來進(jìn)行控制，從而保證變頻器發(fā)揮出穩(wěn)定性作用，而這一應(yīng)用過程不僅會使得設(shè)備運行成本增加，而且也使得操控穩(wěn)定性較差，存在著較多的運行安全風(fēng)險。但將PLC 技術(shù)應(yīng)用到變頻器的控制中后，能夠有效提升變頻器設(shè)備的運行效率和運行穩(wěn)定性，同時還能大幅度節(jié)省控制過程中的人力成本。

3.1.2 在電氣工程開關(guān)量中的應(yīng)用

在電氣工程的運行操作中，依靠技術(shù)人員來進(jìn)行操作控制，是一個十分復(fù)雜的過程，需要操作人員按照特定的步驟來進(jìn)行操作，同時在電氣工程的開關(guān)量控制中，需要人工調(diào)整閥門開關(guān)度，以此來實現(xiàn)對應(yīng)的電氣控制操作，但在此過程中，受人為因素影響常存在各種運行安全隱患。而在應(yīng)用PLC技術(shù)來替代人為操作控制之后，不僅能夠與其他電氣控制實現(xiàn)聯(lián)動，而且能夠有效提升開關(guān)量控制的準(zhǔn)確性，只需提前根據(jù)電氣工程運行所需將參數(shù)設(shè)置入系統(tǒng)，便能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)量的有效控制。

3.1.3 優(yōu)化系統(tǒng)

目前，PLC 技術(shù)已在電氣自動化控制系統(tǒng)中得到了全面應(yīng)用，它可以對傳統(tǒng)電氣工程系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和革新，從最大程度上發(fā)揮出電氣自動化系統(tǒng)的效益，從而提升設(shè)備運行效率。伴隨社會與時代的快速發(fā)展，PLC 技術(shù)成為一種必然的產(chǎn)物，運用該技術(shù)可以對電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行無人操作、遠(yuǎn)程控制等相關(guān)操作，通過這些操作的執(zhí)行可顯著提升系統(tǒng)中各設(shè)備的工作效率與自主性，不斷推動電氣自動化控制系統(tǒng)朝著智能化、自動化的方向發(fā)展。目前，我國電氣工程主要以優(yōu)化對資源的配置為發(fā)展目標(biāo)，運用PLC 技術(shù)以后，可以對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面自動的收集，通過這相關(guān)操作減少設(shè)備資源配置，這樣就可以顯著減少資源浪費，進(jìn)一步提升設(shè)備使用效率與資源利用率[4]。

3.1.4 遠(yuǎn)程控制

在電氣自動化設(shè)計中，遠(yuǎn)程控制是一個重要體現(xiàn)，在未來行業(yè)中電氣自動化系統(tǒng)僅由技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)控，通過PLC技術(shù)即可達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的，對電氣自動化系統(tǒng)及設(shè)備實施無人操作與控制，這樣一來即可顯著降低電氣自動化系統(tǒng)及設(shè)備的人工成本投入，從而更好地提升電氣自動化系統(tǒng)的工作效率與工作質(zhì)量。比如：自動手動控制裝置等，均可以運用PLC技術(shù)在信息處理、邏輯思維等方面進(jìn)行應(yīng)用，從最大程度上提升經(jīng)濟(jì)效益。

3.1.5 順序控制

目前，PLC技術(shù)已在多行業(yè)得到了應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)可當(dāng)作順序控制器來應(yīng)用，比如：小區(qū)中常用到的鍋爐，利用這項技術(shù)可以實現(xiàn)取暖等操作。在系統(tǒng)運行過程中運用PLC技術(shù)，遠(yuǎn)程控制、主站層數(shù)據(jù)傳輸以及現(xiàn)場傳感等操作均可實現(xiàn)。換句話說，人們在無需現(xiàn)場操作的情況下，即可通過智能終端對電氣自動化系統(tǒng)實施遠(yuǎn)程控制。在主站層中，PLC 控制系統(tǒng)可以連接各設(shè)備，對數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，并且通過遠(yuǎn)程技術(shù)將得到的計算結(jié)果傳遞給相關(guān)工作人員，完成判斷、操作工作[5]。

3.1.6 診斷故障

傳統(tǒng)電氣自動化控制系統(tǒng)中存在很多故障和問題，這些故障問題一旦發(fā)生，將會對整個系統(tǒng)的正常運行造成不利影響。當(dāng)應(yīng)用PLC 技術(shù)以后，電氣自動化系統(tǒng)在故障診斷中的整體水平將會得到提升，并且可以對設(shè)備潛在風(fēng)險進(jìn)行分析和評估，采取措施對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與修復(fù)。同時，應(yīng)用PLC 技術(shù)還能全面管控電氣自動化控制系統(tǒng)的運行，實時監(jiān)測其中存在的問題，并且采取措施進(jìn)行維修和補(bǔ)救，不僅節(jié)約了診斷設(shè)備的時間，同時系統(tǒng)運行效率、質(zhì)量也會進(jìn)一步提升。另外，采用PLC技術(shù)還能明確故障所在位置，并且實施針對性維護(hù)與管理，這樣一來即可顯著減少時間成本，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)、社會效益的提升[6]。

3.2 PLC技術(shù)在電氣自動化系統(tǒng)的具體引用

3.2.1 在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在整個電氣自動化系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)的作用主要在機(jī)械加工上。數(shù)控系統(tǒng)主要包括點位控制、直線控制以及連續(xù)控制等系統(tǒng)，為了更好地滿足時代發(fā)展的需求，運用PLC技術(shù)可以解決其面臨的抗干擾問題，并且對機(jī)床功能進(jìn)行調(diào)控，從而更好地提升企業(yè)在經(jīng)營管理工作中的靈活性。傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)的功率一般都比較高，需要消耗的能量也比較大，隨著現(xiàn)代人需求的不斷提升，電氣自動化系統(tǒng)也產(chǎn)生了很多新要求。PLC技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，運行過程中可靠性比較強(qiáng)，并且易于使用，因此將PLC 技術(shù)應(yīng)用到該系統(tǒng)中，可以使產(chǎn)品的長處充分發(fā)揮出來。另外，運用PLC 技術(shù)還能減少在電氣工程中的成本投入，相比傳統(tǒng)電氣工程系統(tǒng)而言，應(yīng)用PLC技術(shù)以后操作上也更加便捷。依據(jù)總線設(shè)計理念，PLC技術(shù)可以與控制系統(tǒng)相融合，減少對設(shè)備的設(shè)置數(shù)量，從而進(jìn)一步提升電氣自動化控制的質(zhì)量與效率。

3.2.2 空調(diào)領(lǐng)域

要想在空調(diào)領(lǐng)域發(fā)揮電氣自動化系統(tǒng)的作用存在一定難度，PLC技術(shù)的應(yīng)用正好解決了這一難題，不僅可以達(dá)到控制作用，同時還能顯著提升控制效率。雖然用于控制空調(diào)系統(tǒng)的方法有很多，但運用PLC 自動控制系統(tǒng)可以很好地開展各項工作，從一定程度上來說，應(yīng)用PLC 技術(shù)可以杜絕外界相關(guān)因素對系統(tǒng)造成的不利影響，在合理程序下可以進(jìn)一步開展控制工作，從而為系統(tǒng)的正常運行提供保證。例如：將PLC 技術(shù)用于中央空調(diào)調(diào)控之中，即可從整體上達(dá)到控制目的，提升空調(diào)運行的效率。在控制工作中，系統(tǒng)可以依照用戶提出的標(biāo)準(zhǔn)和要求實施各項操作。實踐證明，應(yīng)用PLC 技術(shù)以后，系統(tǒng)可以進(jìn)一步延長設(shè)備維修與養(yǎng)護(hù)的時間，從整體上提升系統(tǒng)運行效率，從最大程度上滿足廣大用戶提出的要求[7]。

3.2.3 交通控制

目前，電氣自動化已在交通領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，具體來說，可以對交通信號燈進(jìn)行控制。PLC 技術(shù)的應(yīng)用對于交通領(lǐng)域自動化系統(tǒng)來說，可以起到非常重要的作用。在交通領(lǐng)域自動化系統(tǒng)中融入PLC 技術(shù)，可以精準(zhǔn)控制信號燈，在這項技術(shù)的支撐之下，系統(tǒng)可達(dá)到控制總線的目標(biāo)，可以依照控制信號燈的控制邏輯，對總線進(jìn)行控制。比如：面臨交通堵塞問題發(fā)生時，借助于路面監(jiān)控設(shè)備可對路面數(shù)據(jù)信息進(jìn)行搜集，并在整理、分析后交給相關(guān)部門，由這些部門根據(jù)信息內(nèi)容解決交通擁堵問題。在收集、傳輸數(shù)據(jù)信息的過程中，PLC 技術(shù)可發(fā)揮出重要作用，它可以與系統(tǒng)連接，并充分發(fā)揮其在數(shù)據(jù)傳輸與整理上的功能，有了PLC技術(shù)，上述工作都不需要人工方式來完成，系統(tǒng)均可自動完成。

4 PLC 技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢

從目前電氣工程自動化控制中關(guān)于PLC技術(shù)應(yīng)用的實際情況來看，PLC 技術(shù)的應(yīng)用呈現(xiàn)出不斷增多的趨勢，使得電氣工程自動化控制程度不斷提升，且擁有更高的精準(zhǔn)度。結(jié)合具體情況來看，PLC 技術(shù)在后期主要應(yīng)朝著以下幾方面發(fā)展。

4.1 朝著統(tǒng)一化的方向發(fā)展

在將PLC 技術(shù)應(yīng)用到電子工程自動化中時，為便于設(shè)計工作、調(diào)試工作以及后期維護(hù)工作能夠具有更高的效率，推動PLC 技術(shù)與電氣控制自動化統(tǒng)一化發(fā)展具有較高的必要性。而且在統(tǒng)一化發(fā)展的過程中，還能夠有效降低電氣工程建設(shè)的成本費用，提升系統(tǒng)后期運行安全性，在需要接入其他電氣設(shè)備或系統(tǒng)時，也具有更為明確的標(biāo)準(zhǔn)，便于對系統(tǒng)的拓展應(yīng)用。統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，是PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，當(dāng)前應(yīng)重視對其進(jìn)行應(yīng)用規(guī)范。

4.2 朝著安全化方向發(fā)展

在電氣工程自動化控制中，安全屬于高度重視的管理內(nèi)容，通過對PLC技術(shù)進(jìn)行合理設(shè)計與應(yīng)用，能夠促進(jìn)整個自動化控制系統(tǒng)運行可靠性提升，從而使之表現(xiàn)出更高的安全性?，F(xiàn)階段，關(guān)于PLC 技術(shù)的應(yīng)用主要集中在安全控制級別較高的電氣自動化控制工程中，而隨著PLC技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該項技術(shù)將逐漸向許多安全級別低的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使之得到更大的推廣應(yīng)用，從而提升電氣工程控制的整體安全性。

4.3 朝著創(chuàng)新化方向發(fā)展

在對PLC 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，為切實發(fā)揮出其功能，應(yīng)重視在技術(shù)上做出創(chuàng)新，與現(xiàn)階段更多先進(jìn)化技術(shù)進(jìn)行融合，如信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，實現(xiàn)多項技術(shù)的融合，同時促進(jìn)硬件與軟件的相互配合，使得自動化控制朝著遠(yuǎn)程化、智能化的方向發(fā)展，不斷引入新的電氣工程設(shè)計方案，從而讓電氣工程自動化控制程度得到進(jìn)一步提升。

4.4 朝著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展

PLC 技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用，能夠?qū)ιa(chǎn)方式形成改善，使現(xiàn)代化生產(chǎn)更加精準(zhǔn)、快捷、高效，將之應(yīng)用到現(xiàn)代一些產(chǎn)業(yè)項目中，可使其按照特定程序自動運行，從而為相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

在電氣工程自動化領(lǐng)域中，PLC 技術(shù)的優(yōu)勢是一般系統(tǒng)所無法體現(xiàn)的。隨著近年來信息技術(shù)的快速發(fā)展，PLC技術(shù)也進(jìn)一步完善和發(fā)展，在電氣工程領(lǐng)域的地位也越來越穩(wěn)固，并且拓展出了大量功能，發(fā)展前景非常好。目前，我國電氣工程領(lǐng)域正在向信息化方向上發(fā)展，緊緊跟住時代發(fā)展的潮流。這種情況下，應(yīng)該更好地完善、優(yōu)化這項技術(shù)，明確其發(fā)展方向，更加充分地發(fā)揮出其價值和作用，從而更好地推動我國電氣自動化控制領(lǐng)域的發(fā)展，其發(fā)展空間非常廣闊。