电气工程及其自动化控制中PLC技术的应用

2022-02-25辉县市职业中等专业学校周宝星

数字技术与应用 2022年11期

辉县市职业中等专业学校周宝星

PLC 是一项先进的电子技术，它结合了计算机技术和互联网技术。如今它在电气自动化领域的使用范围十分广泛，PLC 技术的运用有效提高了电气控制效率。目前，PLC 技术在电气工程中的运用获得了良好的效果，技术人员可以不断地对这种技术进行研究和优化，从而促进PLC 技术在各个领域的应用。

PLC 技术搭载的储存器能够对采集到的信息进行实时编译，同时它还可以根据实际情况对程序作出相应的更改。PLC 技术在实际运行的过程中，首先会对信息进行扫描识别，将识别到的有效信息上传到系统当中；其次，系统会利用事先编写好的程序来翻译采集到的信息；最后系统会自动输出翻译结果。

1 介绍PLC 技术

1.1 PLC 的产生和发展历史

在20世纪初期，研究人员通过将继电器等各类用电器通过串并联等不同的接线方式连接，最终成功实现了利用小电流来远程控制大电流的目标。此后，通过研究人员的利用，又研究出了时间继电器等低压电器，这些低压电器在电力控制系统中的运用，满足了简单接线方式搭建的电力控制系统无法满足人们实际控制需求的问题。随着科技的发展，人们对电力控制系统的需求也在不断提升。然而，传统电力控制系统存在控制精准度低以及安装成本高的问题。后来，随着计算机控制技术的成熟，人们尝试着将计算机控制系统运用到了电气控制领域并取得了良好的应用效果。同时，研究人员还研究出了可编程的逻辑控制器。到了20世纪末期，计算机控制技术、互联网技术等先进的技术手段被广泛地用于电力控制系统当中。同时，传统的单片机处理器所构成的控制元件也被先进的微机化可控制编程器取代了。这些先进技术的运用，有效提高了远程控制电气设备的精准度，推动了PLC 技术的发展。

1.2 PLC 技术的内涵

可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC 是21世纪60年代发展起来的一种新型自动化控制装置。从本质上看，PLC 就是一种可编辑的逻辑控制装置，它的工作就是利用电子操作系统当中人为编写的计算机程序，通过计算机运算来翻译系统采集到的信息，最终按照翻译的结果对电气设备的允许状态进行远程控制。PLC 技术可以通过人为手段进行编写，工作人员只需要将相关数据输入到系统当中，系统就利用事先编写好的程序自动处理这些数据，通过编程计算结果，PLC 技术就能精准地控制工作人员想要控制的设备。PLC 技术多用于工业领域，因此设计者在设计PLC技术时，就必须保证PLC 技术能够与电气自动化系统自然地衔接起来，只有这样才能提高PLC 技术的实际应用价值。如今，现代PLC 技术已经能够精确地控制各类设备，同时PLC 技术所使用到的算法也得到了优化，在此背景下，PLC 技术在电气自动化领域运用，大大降低了电气自动化控制的难度，提高了电气自动化系统运行的效率。相信随着PLC 技术的不断优化升级，它将广泛地渗透到各行各业，以不同的形式发挥价值。

1.3 PLC 的特点

（1）PLC 技术十分实用。PLC 技术可以针对工程实际需要，将其与电力控制系统进行个性化的结合，运用现代计算机技术对组合结果进行综合分析，确保它能够满足工程的全部要求。（2）PLC 的体积较小，因此它具备便携性的特点。PLC 技术的运用范围十分广泛，为了保证各个领域的技术人员都能快速掌握它的使用方法，设计者将它的编程语言设计得十分简单。（3）PLC 技术具有抗干扰性。PLC 技术所使用到的编码控制器具有较强的抗干扰能力，因此它能够在复杂的工业环境下满足电气自动化的控制要求。使用PLC 技术的过程中，工作人员只需要输入简单的输出输入码，并且编译环节单一，因此利用PLC 技术不会由于转化过程复杂造成编码错乱的问题。

1.4 设计原则

在PLC 系统设计的过程中，只有遵循相关设计原则，才能保证系统在运行中发挥出最优效果。首先，为了保证系统能够安全高效地运行，必须要遵循安全原则。其次，在确保系统性能良好的前提下，需要尽可能地提高PLC 系统为企业创造的经济效益，因此要遵循成本最低原则。

2 分析PLC 技术在电气工程自动化控制中运用的优势

PLC 技术在电气工程中的运用，具有许多优势。首先，PLC 技术的接线方式简单，安装步骤简单。在实际安装的过程中，由于PLC 是一个整体，工作人员只需要按照规定将相应的传输线与电源相连即可。因此安装PLC 的步骤简单，出错率较低。PLC 技术在运用的过程中，安全系数较高，运行过程也比较稳定，因此它能够有效提高电气自动化控制效率。同时，PLC 技术在使用的过程中消耗的能源较低，具有一定的节能效果。其次，在实际使用PLC 系统的过程中，由于它的适应性较强，因此它能够与电气自动化设备快速地融合起来，运行效率较高。最后，PLC 系统虽然是一种先进的高科技系统，但是它的操作方法十分简单。技术人员并不需要学习计算机专业知识，就可以快速地掌握该系统的使用方法。PLC 系统还具体自动识别功能，它能够自动分析判断扫描出的数据是否是有效数据[1]。

3 PLC 技术在电气工程及其自动化控制中的使用

3.1 PLC 技术在顺序控制系统的使用

通过在顺序系统当中使用PLC 技术，能够起到提高系统工作效率的作用。为了保证PLC 系统能够切实地提高控制系统的运行效率，工作人员必须预先设计科学的运行方案和完整的系统运转流程。同时，为了应对突发状况，有必要通过分析可能发生的特定情况，利用PLC系统编写特殊设定程序。在发电厂当中，对于一些极端天气或者特殊场合，工作人员都没有办法人工控制设备。为了保证发电厂能够持续发电，就必须要利用机械运转来处理燃烧残余物。首先，利用PLC 系统来实现设备的自动化控制，能够保证发电厂自动运行完成发电工作。其次，PLC 系统能够实现机械地自动运转，进而保证燃烧残余物能够得到及时处理，推动发电厂持续运转。最后，使用PLC 系统，能够通过编写程序，当故障发生时及时向工作人员发出警示，以此提高故障处理效率，避免发生更严重的故障问题，为企业造成严重的经济损失[2]。

3.2 在控制开关量逻辑中的使用

传统的电气操作系统当中，由于开关程序十分复杂，在实际控制的过程中比较容易出错。通过使用PLC 对开关操作系统的逻辑程序进行重新编写，有利于简化逻辑，提高控制效率。PLC 具有良好的抗干扰能力，在实际运行的过程中PLC 系统的安全系数也比较高。电气设备的运行环境十分复杂，使用PLC 系统，能够有效降低环境因素对电气设备造成的干扰，保障控制系统高效运行。利用PLC 系统重新编订开关控制逻辑的方法是：（1）在编写程序前，要了解其主要控制功能。技术人员需要结合该程序需要控制的功能，对输入信号和输出信号构建函数关系式。根据构建的函数，需要绘制出相应的逻辑状态表。（2）根据绘制的逻辑状态表，工作人员应当对上述函数进行简化。接着，工作人员就可以依照简化后的式子来制定逻辑指令。对于编写的指令，需要工作人员进行I/0 分配，得到PLC 梯形图。另外，如果需要满足特殊情况，需要工作人员在原始指令的基础上再编写特殊指令，然后再对指令进行合理的修改。（3）技术人员需要将编写完成的PLC 指令输入到控制系统当中。此时，技术人员根据预先设计好的控制指令，输入变量，当变量计算结果等于开关赋值时，系统会自动开启，不同则会关闭系统。我们通常会将一个主PLC 和8 个子PLC 组合起来，共同完成煤矿开采过程中需要使用到的装载机等装置。在此过程中，主PLC 需要输入的信号采煤启动信号和隔离开关的开闭状态信号等，需要输出的则是外部联络的信号。子PLC 需要输入驱动器的开闭信号和电流信号，输出驱动器的启停信号。PLC 系统不仅操作简单出错率低，同时由于它的短路保护时间一般小于或等于100ms，因此故障发生概率也很低[3]。

3.3 在闭环控制系统中的使用

在PLC 技术的基础上设计出的电气自动化系统智能化程度较高。首先，由于PLC 系统的抗干扰能力较强，因此使用PLC 系统设计电气自动化系统灵活程度较高，同时设计出的自动控制系统的稳定性也比较高。传统模式下，一般通过人工手动控制来操作电力工程控制系统。如今，科学技术得到了发展，先进的PLC 技术在电气工程中广泛使用。利用PLC 技术来控制电气系统，能够有效提高系统控制的智能化程度，保障系统安全稳定地运行。同时，相较于传统的人工控制手法，先进的自动化控制效率也十分高。PLC 技术可以利用闭环控制的方法，实现对各类电子元件的自动化控制。PLC 技术可以智能化控制电机动力泵的运行过程。在动力泵运行的过程，PLC 系统会对动力泵运行的全过程实现动态监测，这种方式有利于全面提高动力泵运行效率。在此过程中，PLC 系统还能够通过分析动力泵的实际运行状态，科学地控制动力泵的开关。由此可知，PLC 技术在动力泵运行过程中的使用，有利于全面提高动力泵的运行效果，保障动力泵安全稳定地运行[4]。

3.4 实现自动控制

通常来说电气控制系统都是由各类精密零件组成的大体积控制系统。如果，采用传统的人工控制方法来控制该系统，出错率较高。一旦工程人员疏忽，就可能导致整个控制系统出现较为严重的故障问题，损害企业的经济利益。因此，使用PLC 系统实现电气控制系统的自动化控制，有利于及时发现和处理电气自动化控制系统运行过程中存在的各类问题，同时还能够提高控制的精准度，降低故障发生的概率。

3.5 抗干扰能力

根据调查发现，环境因素会对PLC 系统的使用产生应当的干扰。因此，技术人员需要积极探索PLC 系统的优化方案，以此来满足市场上对PLC 系统抗干扰性能的要求。技术人员可以和实际使用PLC 系统工作的技术人员一同探讨PLC 系统存在的问题，通过进行技术交流找到可行的优化方案，提高PLC 系统的抗干扰能力。同时，企业和国家还可以加大科研资金投入。此外，企业要加强员工培训，提高技术人员使用PLC 技术的能力。最后，企业可以组织技术人员一同参与到科研工作当中，共同探讨提高PLC 系统抗干扰能力的可行性方案[5]。

4 PLC 技术在电气工程自动化控制的发展方案

科研人员应当继续PLC 技术，保障PLC 技术能够满足不断提高电气控制要求。（1）除了理论研究，国家还应当加大资金投入，鼓励科研人员在进行理论研究后开展实践研究，只有进行实践，才能切实提高PLC 技术的实用性。此外，通过实践，能够加快新的科研成果被切实地运用在电气控制工作当中，使其与传统技术融合发展。（2）当前，PLC 技术在众多电气控制技术中脱颖而出的主要原因就是它具有较强的抗干扰能力。但是，随着科技的发展，电气自动化控制也需要更强的抗干扰能力。因此，科研人员需要不断探索减少电网对PLC 技术产生的干扰，优化PLC 的屏蔽功能。随着电气工程行业的市场竞争越来越激烈，优化PLC 系统的抗干扰能力能够有效提高工程的市场竞争能力。（3）电气自动化控制系统的发展需要大量的人才支持，因此，国家要加强相关人才的培养。并且，在培养电气系统控制人才的过程中，要培养他们对PLC 系统的运用技能，只有这样才能保证他们在设计的过程中，将实际的控制需求与设计结合起来，有效地融合PLC 技术与电气自动化控制技术。（4）为了保证PLC 技术能在电气工程中得到有效地使用，就需要制定明确的PLC 技术使用标准，保证该技术的开发和运用工作规范化进行。此外，在电气工程自动化控制工作中实际运用PLC 技术时，有必要提高系统使用部门和开发部门之间的沟通效率。最后，当运行环境十分恶劣的情况下，还需要及时建设防干扰设备来保障PLC 技术的正常运行。