電力系統(tǒng)電氣工程自動化中PLC自動控制技術的運用

摘要：隨著我國科技水平的不斷提升，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自動控制技術已經(jīng)得到了廣泛的應用，尤其是在電力系統(tǒng)中的電氣工程自動化方面發(fā)揮了巨大作用。主要介紹了PLC自動控制技術的概念及其在電力系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢，并探討了PLC自動控制技術在電氣工程自動化中的具體應用，希望能夠為我國電力系統(tǒng)電氣工程自動化發(fā)展提供一定的借鑒。隨著我國科技水平的不斷提升，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自動控制技術已經(jīng)得到了廣泛的應用，尤其是在電力系統(tǒng)中的電氣工程自動化方面發(fā)揮了巨大作用。電氣工程自動化領域中，20世紀70年代這項技術被應用于汽車工業(yè)制造中，并且取得了較好的應用效果。隨著經(jīng)濟發(fā)展、科技進步，促使PLC技術應用范圍逐漸擴大，被應用于商業(yè)、電氣工程等領域中，技術自動化水平更高。PLC自動控制技術在電力系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢進行了分析，并探討了PLC自動控制技術在電力系統(tǒng)中電氣工程自動化中的具體應用，希望能夠為我國電力系統(tǒng)電氣工程自動化發(fā)展提供一定的借鑒。

關鍵詞：電力系統(tǒng) 電氣工程自動化 PLC自動控制 數(shù)據(jù)集成

Application of PLC Automatic Control Technology in thePower SystemElectrical Engineering and Automationof the Power System

SUN Fengling ZHANG Lipeng GUAN Bowen

（Heilongjiang InstituteUniversity of CommerceBusiness and IndustryTechnology， Harbin， Heilongjiang Province，150001 China）

Abstract： wWith the continuous improvement of China'sthe scientific and technological levelin China， thePLC automatic control technologyof the Programmable Logic Controller（PLC） has been widely used，and especiallyplayed a great role in the electrical engineering and automation inof the power system. In the field of electrical engineering automation， but due to various factors， this technology was applied in the automotive industry in the 1970s， and achieved good application results. With the development of economy and the progress of science and technology， the application scope of PLC technology has gradually expanded， and it has been applied in the fields of Commerce， electrical engineering and so on， with a higher level of technical automation.This paper mainly introduecse application advantages the concept of PLC automatic control technology and its application advantages in the power system are analyzed， and discussestheits specific application of PLC automatic control technology in electrical engineering and automationin power system is discussed， hoping to provide some reference for the development of the electrical engineering and automation of thein power system in China.

Key Words： Power system; Electrical engineering; Automation; PLC; Automatic control

當今電氣工程發(fā)展到全新階段，而電氣工程自動化控制也得到了廣泛應用，為了提升系統(tǒng)運行的可靠性，必須加強對先進技術的應用?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，PLC）技術有著諸多優(yōu)勢，在使用這一技術的過程中，與自動化信息整合實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的高效集成，并且與多種自動化控制技術配合使用，進而滿足順序控制和邏輯控制需要。PLC技術主要是指用數(shù)字設備、數(shù)字手段完成點數(shù)估算、數(shù)據(jù)采集等任務的集成型技術，該技術有著編程簡單、比較可靠、設備安裝方便、運行速度較快等優(yōu)勢，在電氣工程自動化控制環(huán)節(jié)得以應用推廣?；诖?，為了提升電氣工程自動化控制水平，探析PLC技術運用的策略顯得尤為重要。

1電氣工程自動化中PLC 自動控制概述

1.1 電氣工程自動化的概念

電氣工程自動化是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它涉及力系統(tǒng)、電氣設備、自動化控制等多個學科。電氣工程自動化的應用范圍非常廣泛，涉及電力、機械、化工、交通、航空航天等多個領域。通過自動化技術可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、故障診斷、負荷預測等功能，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。同時，它也可以應用于電力系統(tǒng)的自動化控制，保證電力供應的安全、可靠和穩(wěn)定。電氣工程自動化的核心是一個綜合性的技術體系，包括控制理論與控制技術、傳感器與檢測技術、電力電子技術、計算機技術和通信技術等方面，這些技術相互配合，共同實現(xiàn)電氣工程自動化的目標[1]。

1.2 PLC 自動控制技術的概念

PLC 自動控制技術作為一種能夠對控制器進行編程的現(xiàn)代化技術，在電力系統(tǒng)及工業(yè)生產(chǎn)中，其通過編程控制器為核心來完成和實現(xiàn)一系列編程與控制作業(yè)。PLC 自動控制技術的基本原理是通過輸入模塊將傳感器等設備的信號輸入PLC 控制器中，經(jīng)過控制器內(nèi)部的邏輯運算和控制算法處理后，輸出控制信號到執(zhí)行機構，如電機、電磁閥等，從而實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制。PLC 自動控制技術在電力系統(tǒng)中以其高可靠性和高精度等特點，被眾多企業(yè)廣泛應用。

1.3 PLC 自動控制技術的優(yōu)勢

1.3.1 模型控制集成化

在PLC自動控制系統(tǒng)中，模型控制通常用于模擬和預測被控對象的行為，以便更好地控制被控對象。模型控制可以通過建立被控對象的數(shù)學模型來實現(xiàn)，例如使用傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間方程等方法。PLC 模型控制集成化主要分為開放式集成、數(shù)據(jù)集成、控制系統(tǒng)集成、多模型集成和開放式構架幾方面。PLC 自動控制系統(tǒng)通常使用基于模型的控制算法，如PID 控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等。因此，PLC 自動控制技術并沒有省略模型控制，而是將模型控制作為其控制系統(tǒng)的一部分，以實現(xiàn)更精確和高效地控制[2]。

1.3.2 實現(xiàn)遠程參數(shù)調控

在電氣工程自動化系統(tǒng)運行過程中，PLC自動控制系統(tǒng)的通信接口，可以與上位機或其他設備進行通信，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制。通過遠程參數(shù)調控可以實現(xiàn)對被控對象的遠程監(jiān)測和控制，如遠程修改被控對象的參數(shù)、遠程啟動和停止被控對象等；這對于一些需要遠程控制的應用場景具有非常重要的實用價值。在實現(xiàn)遠程參數(shù)調控時，通常需要使用一些通信協(xié)議和網(wǎng)絡技術，如以太網(wǎng)、串口通信、無線通信等，并做好其安全性和可靠性的保障，以確保遠程控制的穩(wěn)定性和安全性。

1.3.3 制備集成化

PLC自動控制技術依靠自身的神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)和專家系統(tǒng)，可以對較為龐大的數(shù)據(jù)信息進行高效處理，即使是面對沒接觸過的設備，也能夠通過仿真處理方式對信息數(shù)據(jù)進行分析和處理。在當前電力系統(tǒng)中電氣設備的數(shù)量和類型較為復雜的情況下，PLC 自動化控制技術所擁有的集成化管理方式，能夠不斷提高遠程處理和集成制備的科學性，滿足不同電力設備和系統(tǒng)的各種需求，為電力系統(tǒng)的發(fā)展作出巨大貢獻[3]。

2 電氣工程自動化控制中PLC技術的運用

2.1 開關量控制

在電氣工程內(nèi)需要自動化控制的設備較多，十幾臺到數(shù)十臺不等，這與工程規(guī)模有關，對于一些規(guī)模較大的工程來講，甚至會用到上千臺設備，只有開關量控制到位，才能保證設備自動運行，滿足生產(chǎn)需求。PLC 技術能實現(xiàn)多臺設備開關量控制目標，從理論上講，入出點數(shù)無上限，能根據(jù)設備控制要求解決多種開關量控制邏輯問題，如無須計數(shù)性問題、時序性問題、組合性問題、隨機工作性問題等。有些電氣工程順序控制比較復雜，那么技術人員可用分支控制、并行控制兩種方法。分支控制有選擇性，通常在狀態(tài)繼電器后部選出兩個分支，這兩個分支閉合不同步，一個分支閉合則可啟用另一條分支，通過編程確保兩個分支不同時運行。并行分支主要是指在狀態(tài)繼電器后部選出兩個分支，這兩個分支可同時運行，若未能同時運行，那么系統(tǒng)內(nèi)的設備將無法啟動，在此基礎上達到科學控制設備的效果[4]。

2.2 模擬量控制

在電氣工程系統(tǒng)內(nèi)，電氣設備運行受壓力、溫度、電流、電壓等模擬量的影響，這些模擬量持續(xù)輸出且有變化性，控制起來較為困難，僅憑人力無法及時關注所有的模擬量，可能會因電壓不穩(wěn)、溫度過高、腐蝕程度過大等因素而出現(xiàn)損毀電氣設備的情況。為了規(guī)避上述情況，增強設備的穩(wěn)定性，可在控制模擬量的過程中運用 PLC 技術，為滿足工程需求，現(xiàn)階段 PLC 裝置不僅可安裝在大型設備上，還持續(xù)朝著輕量化的方向發(fā)展，使其可安裝在微型系統(tǒng)與設備上，同時模擬量控制功能不受設備大小影響。在控制模擬量時，電氣自動化工程需配備數(shù)字量、模擬量轉化單元，屬于一種特殊 I/○單元。實踐證明，大型、中型 PLC 裝置能針對數(shù)值進行混合運算，還能進行復雜的計算與浮點運算，進而更加精準的控制模擬量。模擬量控制包括模糊控制、比例控制、前饋控制等方面，要根據(jù)電氣工程自動化控制要求予以選擇，不同控制方式的應用思路存在區(qū)別，以模糊控制為例，技術人員需從實際出發(fā)確定被控制設備的給定值，還要獲取實測值，得出閉環(huán)偏差，設定采樣周期，積累電氣設備過程控制經(jīng)驗，輸入變量為偏差變化率與偏差本身，由特殊單元負責完成變量輸出任務。在此基礎上，優(yōu)化調節(jié)性模糊控制機構，利用模糊子集展開匹配，為了做到這一點可以把模糊變量分為 7 檔，用縮寫字母表示并說明取值情況，而后依據(jù) 2個變量得出模糊變量集，利用該集合就可以達到模糊控制的目的。

2.3自動化設備運動控制

從物理量的角度來講，在電氣工程自動化控制進程中，不僅要關注開關量、模擬量，還要關注運動量，并進行運動控制。數(shù)控機床構件位移用數(shù)字量加以表示，通過編程就能被 PLC 系統(tǒng)所控制。數(shù)字控制技術能解決設備運動穩(wěn)定性、安全性等方面的控制難題。現(xiàn)階段，多數(shù)電氣工程內(nèi)所用金屬切削機床就引用了數(shù)字控制技術，這為 PLC 應用推廣提供了條件。

2.4在數(shù)據(jù)控制中的應用

2.4.1 實時數(shù)據(jù)采集與處理

PLC 可以實時采集和處理來自傳感器、執(zhí)行器等設備的數(shù)據(jù)，以便對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控和控制。這有助于提高生產(chǎn)效率、降低能耗和減少故障。

2.4.2 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡集成

PLC 技術支持多種通信協(xié)議，如 Modbus 、Profibus、Ethernet/IP 等，可以方便地與其他設備和系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。這有助于實現(xiàn)工廠級別的自動化控制和信息集成[5]。

2.4.3 數(shù)據(jù)存儲與分析

PLC 可以將采集到的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部存儲器或外部數(shù)據(jù)庫中，以便進行歷史數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化。這有助于發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的問題，提高生產(chǎn)質量和效率。

2.4.4 安全與保護

PLC 技術可以實現(xiàn)對設備和系統(tǒng)的安全保護，如過載保護、短路保護等。這有助于確保設備和人員的安全，降低事故風險?？傊?，在電氣工程及其自動化控制中，PLC 技術在數(shù)據(jù)控制方面的應用具有重要意義。通過實時數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡集成、故障診斷與預測、數(shù)據(jù)存儲與分析、人機界面與可視化以及安全與保護等方面的應用，PLC 技術可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和效率。

2.5在遠程監(jiān)控與控制中的應用

隨著信息技術的發(fā)展，遠程監(jiān)控與控制已經(jīng)成為現(xiàn)代電氣工程及其自動化控制中不可或缺的一部分。PLC 技術的運用極大地推動了這一進程。通過將 PLC與網(wǎng)絡技術相結合，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)設備的遠程監(jiān)控和控制，大大提高了管理的效率和靈活性。通過遠程接入 PLC，技術人員可以快速診斷問題所在，并指導現(xiàn)場人員進行處理，或者直接遠程操作解決問題，大大縮短了設備的停機時間。在一些緊急情況下，遠程控制可以及時切斷電源或啟動緊急程序，避免了可能的安全事故[6]。

3結語

電氣工程自動化作為電力系統(tǒng)運行與發(fā)展中極為重要的一環(huán)，將其與PLC自動控制技術相融合，能夠更好地推動我國電力事業(yè)的高質量發(fā)展，并為人們的日常生活和社會生產(chǎn)提供了較大的便利。PLC 自動控制技術作為一種新的自動化控制技術，將其運用到電力系統(tǒng)電氣工程中可以使整個電力系統(tǒng)能夠更加高效地運行，大大降低了電氣工程運行過程中出現(xiàn)的問題。

參考文獻

[1]王輝.電力系統(tǒng)電氣工程自動化中PLC自動控制技術的運用探討[J].自動化應用，2023，64（4）：41-44.

[2]馬源，鞏冬梅，張祎瑋.電力系統(tǒng)電氣工程自動化中PLC自動控制技術的應用實踐[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2023，44（12）：142-144.

[3]崔永遠.PLC技術在機械電氣自動化控制中的應用研究[J].有色金屬工程，2023，13（9）：177.

[4]程金，崔永清，高挺，等.基于PLC的機器人在線多任務調度系統(tǒng)設計[J].制造業(yè)自動化，2023，45（12）：127-130，149.

[5]范志恒，楊大志，黃仁杰，等.基于PLC的特殊容器自動裝卸裝置控制系統(tǒng)設計[J].機床與液壓，2023，51（17）：141-145.

[6]李建平.PLC技術在電氣設備自動化控制中的運用[J].電氣技術與經(jīng)濟，2023（6）：186-188.