PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用研究

劉文波，劉文濤

（1.山東省商河縣應(yīng)急管理局，山東 濟(jì)南 251600；2.濟(jì)南市大眾報(bào)業(yè)集團(tuán)，山東 濟(jì)南 250014）

現(xiàn)如今，電氣工程行業(yè)備受人們的關(guān)注，提高電氣自動(dòng)化控制水平成為當(dāng)前迫在眉睫的發(fā)展要求，因而企業(yè)需要積極引進(jìn)相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，從而確保電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。其中，PLC技術(shù)憑借其自動(dòng)化程度高、控制效率穩(wěn)定等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在電氣工程行業(yè)中，并為其發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，有效保障企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營等相關(guān)活動(dòng)的高效展開。

1 PLC技術(shù)的概述

1.1 概念

PLC技術(shù)，全稱可編程序控制器，采取一類可編程的存儲(chǔ)器，利用其內(nèi)部微處理器，通過與互聯(lián)網(wǎng)等信息化、自動(dòng)化水平高的技術(shù)相結(jié)合（通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等），從而將其應(yīng)用到工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中進(jìn)行相關(guān)控制的一種技術(shù)裝置。PLC技術(shù)研發(fā)初期是準(zhǔn)備應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域中，但由于受到各種因素影響，在20世紀(jì)70年代這項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用于汽車工業(yè)制造中，并且取得了較好的應(yīng)用效果。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步，促使PLC技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，被應(yīng)用于商業(yè)、電氣工程等領(lǐng)域中，技術(shù)自動(dòng)化水平更高。從PLC系統(tǒng)組成來看，主要由電源、CPU、通信模塊、接口電路、功能模塊等組成，除了系統(tǒng)輸入輸出端口，其余僅需軟件便可實(shí)現(xiàn)連接。在PLC技術(shù)應(yīng)用過程中，如果電氣自動(dòng)化控制要求標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化，工作人員只需修改系統(tǒng)程序便可實(shí)現(xiàn)最新的控制要求，從而為電氣工程自動(dòng)化控制帶來便利條件。

1.2 特征

由于PLC技術(shù)是繼電控制器、計(jì)算機(jī)技術(shù)等集成，具有其他控制器無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)已成為我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，并被廣泛應(yīng)用在我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，比如，能源化工、機(jī)械制造、交通通信等方面。

第一，反應(yīng)速度快。PLC技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用，其主要原因是PLC技術(shù)應(yīng)用輔助繼電器來實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，這一裝置能夠幫助PLC簡化電氣工程自動(dòng)化控制節(jié)點(diǎn)，以此來節(jié)省時(shí)間，并能夠加快對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)各項(xiàng)內(nèi)容的處理速度，從而提升電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行速度。第二，安全性高。這一特點(diǎn)主要體現(xiàn)在其抗干擾能力方面，有效規(guī)避外界干擾因素，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。但在電氣工程建設(shè)中，自動(dòng)化控制設(shè)備規(guī)模擴(kuò)大、數(shù)量增多的前提下，需要不斷完善相應(yīng)技術(shù)確保其運(yùn)行安全。第三，操作簡單。相比其他控制器，PLC技術(shù)在人機(jī)操作方面更為簡單便捷，工作人員通過正確操控PLC系統(tǒng)及配套設(shè)備，有效提高電氣工程建設(shè)中的自動(dòng)化水平，并且工作人員不需要在PLC操作界面上消耗大量時(shí)間和精力，便可輕松完成指令輸入，從而保障電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 順序控制

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，隨著系統(tǒng)長時(shí)間不間斷運(yùn)行，其能量消耗也會(huì)隨之提升。相比傳統(tǒng)技術(shù)，PLC技術(shù)應(yīng)用廣泛的重要因素之一就是其可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)順序進(jìn)行控制，從而使得這一問題得到有效解決。具體而言，就是在電氣工程自動(dòng)化控制過程中，PLC技術(shù)能夠根據(jù)不同情況下所出現(xiàn)的具體問題采取針對(duì)性措施進(jìn)行解決處理。如果電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題停止運(yùn)行時(shí)，PLC技術(shù)便會(huì)直接啟動(dòng)相應(yīng)的防控措施，察覺自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行故障問題，從而確保系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，有效避免電氣工程自動(dòng)化控制過程中造成的損失。在這種控制技術(shù)應(yīng)用模式下，不但實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的單獨(dú)控制，促進(jìn)設(shè)備控制部位模塊化發(fā)展，更能提高系統(tǒng)控制的靈敏度、元件運(yùn)行的順序性，避免電氣化設(shè)備出現(xiàn)控制順序紊亂等問題。例如，PLC技術(shù)應(yīng)用，對(duì)人機(jī)接口主站、遠(yuǎn)程站點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立控制，可以借助傳感器結(jié)構(gòu)來優(yōu)化各個(gè)控制站點(diǎn)，并且利用PLC系統(tǒng)操控總臺(tái)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化控制效率的整體提升。

2.2 開關(guān)量

PLC技術(shù)應(yīng)用下所采用的可編程控制器，實(shí)質(zhì)上屬于一種虛擬的繼電器，并以其自身優(yōu)勢逐漸取替了以往的傳統(tǒng)繼電器裝置。這是由于傳統(tǒng)繼電器裝置運(yùn)行速度較慢，如果電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)生短路等故障問題時(shí)，繼電裝置無法及時(shí)做出相關(guān)應(yīng)急處理，比如，將短路信息傳遞給中樞管理系統(tǒng)，或者無法判斷短路問題具體發(fā)生點(diǎn)等，如此一來，就給電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行帶來了極大的負(fù)面影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)砭揞~經(jīng)濟(jì)損失。基于此，PLC技術(shù)得以有效引進(jìn)，其主要目的是利用PLC技術(shù)控制電氣工程中數(shù)量龐大的開關(guān)裝置，借助順序控制、邏輯操控等實(shí)現(xiàn)整個(gè)流水線中自動(dòng)化設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到提升工業(yè)生產(chǎn)效率的目的。在這一過程中，開關(guān)量邏輯關(guān)系的控制是PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的重要功能，既要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，還要確保工業(yè)生產(chǎn)加工過程中的安全高效，并為其自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障排查奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例如，PLC技術(shù)應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)流水線系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，技術(shù)人員可依據(jù)PLC系統(tǒng)顯示故障預(yù)警，及其所提供的故障數(shù)據(jù)信息，便于其快速定位故障發(fā)生位置，做好故障排查、消除工作，從而提升電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.3 數(shù)控系統(tǒng)

在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，PLC技術(shù)應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在大量數(shù)據(jù)的采集、分析和應(yīng)用方面。其中，數(shù)控系統(tǒng)是PLC技術(shù)的核心內(nèi)容，與PLC技術(shù)應(yīng)用效果、未來擴(kuò)充幅度密切關(guān)聯(lián)。由于電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行過程中，將會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息，雖然PLC系統(tǒng)有著較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，但過于龐大的數(shù)據(jù)量依舊會(huì)降低PLC系統(tǒng)運(yùn)行效果。對(duì)此，工作人員在利用PLC技術(shù)時(shí)，需要編寫相應(yīng)程序?qū)㈦姎庠O(shè)備產(chǎn)生的低價(jià)值數(shù)據(jù)信息進(jìn)行過濾，以此來提高PLC技術(shù)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)分析效率?；赑LC的數(shù)控系統(tǒng)處理，不但能夠幫助電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行，更能為企業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的信息安全提供強(qiáng)有力保障，避免因信息安全問題導(dǎo)致電氣工程整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率?？偠灾ぷ魅藛T需要在數(shù)控系統(tǒng)中充分運(yùn)用PLC技術(shù)，提升各類數(shù)據(jù)信息傳遞效率的同時(shí)，做到信息質(zhì)量的有效提升，并保障自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，具有較高的安全性、穩(wěn)定性，能夠有效發(fā)揮出其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在PLC技術(shù)支持下，通過將相關(guān)信號(hào)輸入操作系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)PLC信號(hào)、NC信號(hào)間的相互傳遞，從而保障數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行效率、安全。

2.4 閉環(huán)控制

閉環(huán)控制是電氣工程自動(dòng)化控制中PCL技術(shù)應(yīng)用的常見模式，在大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)加工中都應(yīng)用了閉環(huán)控制。所謂的閉環(huán)控制，就是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)元件發(fā)生故障后，借助調(diào)節(jié)器裝置及時(shí)調(diào)整元件，使得系統(tǒng)生產(chǎn)加工能夠繼續(xù)進(jìn)行。閉環(huán)控制的關(guān)鍵在于根據(jù)人員的指令輸入或獲取的信息反饋來調(diào)整自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)，促使系統(tǒng)處于理想運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行，以此來提高工業(yè)生產(chǎn)加工質(zhì)量，降低材料、能源等消耗。在此期間，順序控制與閉環(huán)控制的結(jié)合使用是實(shí)現(xiàn)PLC智能化發(fā)展的關(guān)鍵，能夠進(jìn)一步提高其在電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用效果。例如，在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)流水線上，利用PLC閉環(huán)控制，使得流水線上生產(chǎn)設(shè)備能夠根據(jù)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間選擇適宜刀具，以此來提高流水線生產(chǎn)效率；或者在泵類電機(jī)啟動(dòng)控制過程中，通過PLC技術(shù)閉環(huán)控制應(yīng)用，根據(jù)每臺(tái)泵機(jī)運(yùn)行情況選擇適宜開啟方式，并對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效控制。如果設(shè)備啟動(dòng)過程中出現(xiàn)問題，系統(tǒng)便可利用PLC技術(shù)及時(shí)切換啟動(dòng)方式，從而確保其正常啟動(dòng)。

2.5 集中管控

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等不斷發(fā)展進(jìn)步，以這些技術(shù)為支撐的PLC技術(shù)同樣得到了飛速提升，從以往單一的自動(dòng)化控制逐漸向著智能化控制方向發(fā)展。大型PLC系統(tǒng)引進(jìn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)工廠內(nèi)所有生產(chǎn)線上電氣設(shè)備的集中管控，從而確保電氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定和安全。在這一過程中，需要采取科學(xué)合理方法對(duì)電氣系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)歸納、整理和匯總，并以此為依據(jù)編制出相應(yīng)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用程序，切實(shí)發(fā)揮出PLC技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，工作人員要借助PLC技術(shù)對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面掌握，精準(zhǔn)查看電氣設(shè)備運(yùn)行過程中各項(xiàng)性能及參數(shù)，及時(shí)精準(zhǔn)判斷出電氣自動(dòng)化設(shè)備是否存在故障等問題。

工作人員還要根據(jù)電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行情況，制定具有針對(duì)性的經(jīng)濟(jì)措施，處理好電氣設(shè)備漏電、短路等安全隱患，從而保障電氣自動(dòng)控制設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定。通過在管控區(qū)域內(nèi)進(jìn)行管理控制的細(xì)化，從而確保工業(yè)生產(chǎn)加工質(zhì)量和效率提升的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了能源資源效率的最小化。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，PLC技術(shù)勢必會(huì)向著精細(xì)化管控方向發(fā)展，從而推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)體系整體質(zhì)量、效率的提升。

2.6 功能優(yōu)化

從當(dāng)前PLC技術(shù)應(yīng)用情況來看，PLC技術(shù)對(duì)于電氣設(shè)備產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，能夠?yàn)殡姎夤こ套詣?dòng)化控制提供更多支持。一方面，PLC系統(tǒng)自身配有存儲(chǔ)器，能夠存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，在電氣設(shè)備產(chǎn)品引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，能夠促使電氣產(chǎn)品存儲(chǔ)量的增加，從而有效改善電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的存儲(chǔ)能力。同時(shí)，PLC技術(shù)還能夠?qū)υO(shè)備歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，從而為設(shè)備故障排查工作提供技術(shù)支持。另一方面，PLC技術(shù)的引進(jìn)，能夠促使電氣設(shè)備整體智能化水平得以提升。這是因?yàn)镻LC技術(shù)的引入能夠促使電氣設(shè)備反應(yīng)速度得到提升，并能按照PLC系統(tǒng)運(yùn)行要求進(jìn)行作業(yè)。由此可見，PLC技術(shù)的應(yīng)用，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以借助存儲(chǔ)器完成數(shù)據(jù)傳輸，利用軟件編程完成生產(chǎn)指標(biāo)編寫，從而促使設(shè)備按照要求運(yùn)行。

2.7 遠(yuǎn)程通信

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)不僅在工業(yè)機(jī)械行業(yè)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，還能夠?qū)ο到y(tǒng)起到控制作用。工作人員借助PLC技術(shù)能夠?qū)﹄姎庾詣?dòng)化控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行原因分析、定點(diǎn)查找，及時(shí)解決系統(tǒng)中出現(xiàn)的運(yùn)行錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)加工過程中，每個(gè)電氣自動(dòng)化設(shè)備都安裝了控制系統(tǒng)和檢測裝置，如果設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)故障問題，PLC系統(tǒng)就會(huì)對(duì)故障進(jìn)行查找并發(fā)出警報(bào)信號(hào)，工作人員可根據(jù)PLC系統(tǒng)反饋信號(hào)，對(duì)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中存在的邏輯錯(cuò)誤進(jìn)行檢查，從而確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)，PLC技術(shù)應(yīng)用過程中，電氣設(shè)備會(huì)按照程序步驟進(jìn)行控制，逐漸完善技術(shù)應(yīng)用過程中產(chǎn)生的誤差問題，并對(duì)設(shè)備中已經(jīng)存有的邏輯關(guān)系進(jìn)行糾正，避免存在安全隱患問題。另外，PLC技術(shù)在遠(yuǎn)程信息控制系統(tǒng)中能夠保證互聯(lián)網(wǎng)及信息傳輸界面，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的穩(wěn)定性。

3 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的未來發(fā)展期望

3.1 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對(duì)PLC技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用提出了更高的要求，以此來滿足經(jīng)濟(jì)水平的增長和人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?。基于此，PLC技術(shù)要做到順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，不斷提高自身技術(shù)水平，增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用過程中的自動(dòng)化水平，以此來適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的腳步。與此同時(shí)，在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過程中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐漸融入人們?nèi)粘Ｉ钪械拿總€(gè)角落，對(duì)人們生活及工作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)意義影響。由此可見，未來社會(huì)發(fā)展一定離不開網(wǎng)絡(luò)信息的支持，PLC技術(shù)要想立足社會(huì)發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)市場、科學(xué)技術(shù)等不斷進(jìn)步，既要提高自身自動(dòng)化水平，更要學(xué)會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與網(wǎng)絡(luò)化的融合發(fā)展，借助技術(shù)融合力量來提升PLC在電氣工程自動(dòng)化控制中的技術(shù)優(yōu)勢，并確保在未來社會(huì)發(fā)展中占有一席之地。

3.2 增強(qiáng)抗干擾能力

現(xiàn)如今，從電氣工程自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)應(yīng)用效果來看，已經(jīng)取得了卓越的成效，但這種成果還是具有一定的局限性。這是由于PLC技術(shù)在當(dāng)代技術(shù)應(yīng)用所得到的成果，主要是圍繞電氣工程領(lǐng)域，如果技術(shù)應(yīng)用超過這一領(lǐng)域，PLC技術(shù)則會(huì)受到外界影響干擾（自然環(huán)境因素、社會(huì)人文因素等）。例如，如果將PLC技術(shù)應(yīng)用于自然環(huán)境中，就會(huì)受到當(dāng)?shù)刈匀惶鞖庥绊懀◤?qiáng)風(fēng)、雷擊、強(qiáng)降雨等），或者會(huì)受到地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場的影響，都將會(huì)對(duì)PLC技術(shù)應(yīng)用效果產(chǎn)生不同程度的影響，導(dǎo)致電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，并為其帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失或嚴(yán)重后果。基于此，研究人員需要不斷加強(qiáng)對(duì)PLC技術(shù)抗干擾能力的研究，從而使其能夠廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中。

4 結(jié)語

綜上所述，PLC技術(shù)應(yīng)用，取替了傳統(tǒng)繼電器，通過將工作人員與PLC系統(tǒng)的有效連接，極大程度上促進(jìn)了電氣工程自動(dòng)化控制水平的提升。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，研究人員更要進(jìn)一步探究PLC技術(shù)，不斷對(duì)其進(jìn)行完善與優(yōu)化，使其在電氣工程自動(dòng)化控制中得到更好的應(yīng)用，從而保障人們生活質(zhì)量。