現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)研究

于博洋

摘要：隨著電氣工程系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對于電氣控制的要求也逐漸提高，在將PLC控制技術(shù)應(yīng)用在電氣控制之中，可以有效提升其整體性能。本文對現(xiàn)代電氣控制技術(shù)進行研究，并著重分析了PLC控制技術(shù)，對PLC控制系統(tǒng)在電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用方法以及應(yīng)用特點進行分析，旨在提升電氣控制系統(tǒng)的綜合性能。

Abstract： With the increasing complexity of electrical engineering systems， the requirements for electrical control are gradually increasing. The application of PLC control technology in electrical control can effectively improve its overall performance. This paper studies the modern electrical control technology， and analyzes the PLC control technology. It analyzes the application method and application characteristics of the PLC control system in the electrical control system， aiming to improve the comprehensive performance of the electrical control system.

關(guān)鍵詞：電氣控制技術(shù);PLC控制技術(shù);電氣工程

Key words： electrical control technology;PLC control technology;electrical engineering

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）24-0228-02

0? 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的控制技術(shù)出現(xiàn)在電氣工程之中，電氣工程現(xiàn)代化電氣控制將成為目前社會發(fā)展的主要標(biāo)志。針對現(xiàn)代電氣工程的復(fù)雜性，利用電氣控制技術(shù)時對電力系用進行有效控制對于社會的發(fā)展具有重要的意義，所以相關(guān)企業(yè)要加強對現(xiàn)代控制技術(shù)以及PLC控制技術(shù)的研究。

1? 現(xiàn)代電氣控制技術(shù)

1.1 智能控制技術(shù)

智能控制技術(shù)主要指集中化、全面化的對收集到各種數(shù)據(jù)信息進行處理，從而對電氣系統(tǒng)中各個設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，是目前各個國家重點發(fā)展的技術(shù)。通過智能控制技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)電氣系統(tǒng)運行過程中的故障問題，并可以采取相應(yīng)的措施對故障進行處理。在利用智能控制技術(shù)時，需要將電氣系統(tǒng)中的電氣設(shè)備進行一定的優(yōu)化處理。在此基礎(chǔ)上，分析電氣設(shè)備的精度和自適應(yīng)能力，從而保證整個電氣系統(tǒng)的靈敏度以及適應(yīng)性。借助這些智能控制系統(tǒng)，可以有效提升電氣工程系統(tǒng)對自身故障的診斷能力。

1.2 電氣系統(tǒng)模糊控制技術(shù)

現(xiàn)階段，大部分電機中通過PID控制技術(shù)可以對系統(tǒng)運行的結(jié)果進行精準(zhǔn)的測量和判斷，但是還會出現(xiàn)各種控制誤差，這時采用電氣系統(tǒng)模糊控制技術(shù)可以充分反映電氣系統(tǒng)運行過程各種狀態(tài)，在電力產(chǎn)品設(shè)計中，應(yīng)用模糊控制技術(shù)可以實現(xiàn)精準(zhǔn)化控制，并使整個設(shè)計過程具有更多的靈活性。在實際控制過程中需要對收集到的信息進行判斷，之后對判斷的信息進行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信息傳輸?shù)礁鱾€處理系統(tǒng)之中，通過調(diào)節(jié)一個系數(shù)縮短控制的時間，提升系統(tǒng)響應(yīng)的精度。

1.3 非線性控制技術(shù)

在傳統(tǒng)的電氣工程系統(tǒng)之中，往往利用各種線性化控制技術(shù)和控制理論進行控制，但是電氣系統(tǒng)隨著科技的快速發(fā)展，實現(xiàn)特高壓交直流并網(wǎng)，線性化控制技術(shù)已經(jīng)不能滿足目前的電氣工程系統(tǒng)，而非線性控制技術(shù)和理論應(yīng)用越來越廣泛。在電氣產(chǎn)品中應(yīng)用非線性控制技術(shù)，可以提高控制精度，而且還能保證發(fā)動機電壓滿足系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的要求，利用各種綜合性參數(shù)滿足動態(tài)品質(zhì)，而且可以滿足整個系統(tǒng)動態(tài)電壓的需求。

2? 現(xiàn)代電氣控制技術(shù)的應(yīng)用特點

2.1 建設(shè)完整的控制系統(tǒng)

在電氣工程中應(yīng)用電氣控制技術(shù)可以有效的連接系統(tǒng)中的各個單元和數(shù)據(jù)，而且在連接過程中，能夠利用現(xiàn)代化的控制技術(shù)對各種電氣設(shè)備的功能進行調(diào)試和修改。具體方式是在各種電氣設(shè)備中裝置監(jiān)控設(shè)備對整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并對其狀態(tài)進行記錄、整理，保存在數(shù)據(jù)庫之中，通過這樣的辦法可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中存在的問題。

2.2 科學(xué)選擇控制設(shè)備

電力工程控制系統(tǒng)隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展有了更多的便利，在實際的控制過程中存在很多的問題，針對不同的問題選擇適合的控制設(shè)備和控制技術(shù)對于提升電氣工程運行穩(wěn)定性具有重要的意義。與此同時，在控制系統(tǒng)還需要具有信息收集、信息分析、信息分析等多種功能，在分析數(shù)據(jù)之后要進行數(shù)據(jù)整合工作，并將整合后的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)管理庫之中，這都對電氣控制設(shè)備提出比較高的要求[1]。

2.3 加強電氣工程環(huán)境管理

電氣工程系統(tǒng)在運行過程中容易受到內(nèi)部環(huán)境以及外部環(huán)境的影響，為保證整個電氣工程系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，需要重點監(jiān)測系統(tǒng)外部環(huán)境以及內(nèi)部環(huán)境，而利用各種技術(shù)手段對各種環(huán)境數(shù)據(jù)驚醒監(jiān)督管理正是現(xiàn)代化控制技術(shù)的重點內(nèi)容，而且其管理方面特別廣，不論是電流大小、電壓高低、有效功率水平等系統(tǒng)內(nèi)部運行情況，還是設(shè)備所處的空氣濕度、溫度等外部環(huán)境進行監(jiān)督管理，各種監(jiān)測數(shù)據(jù)都可以在短時間之內(nèi)監(jiān)測出來，而且各種檢測數(shù)據(jù)也會在不同條件下出現(xiàn)明顯的變化。

3? PLC控制系統(tǒng)概述

目前在現(xiàn)代化電氣控制系統(tǒng)之中常用的控制技術(shù)是PLC控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)與計算機有很多相似的地方，但是在編程方式和語言輸出方面有很大的差異性。PLC控制系統(tǒng)主要由電源組件、儲存器組件以及輸出組件組成，電源組件組件的主要作用是將外部電源轉(zhuǎn)化成符合系統(tǒng)運行要求的電源，從而保證PLC控制系統(tǒng)的正常工作;儲存器組件是PLC控制系統(tǒng)的核心，由于控制系統(tǒng)的不同，所使用的儲存器組件也各不相同，但通常選用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)芯片;輸出組件可以保證PLC控制系統(tǒng)在不同的環(huán)境下都能夠保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)[2]。

4? PLC在電氣控制中的應(yīng)用特點

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較小

與傳統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)具有體積更小、內(nèi)存更大的特點，這就使小型PLC控制器體積更小、重量更小，而且易于移動和安裝，在電氣工程系統(tǒng)中應(yīng)用可以有效提升其各種功能。大型PLC控制系統(tǒng)的面積較大，但是同時具有功能強大、計算速度快的優(yōu)點。根據(jù)電氣工程系統(tǒng)自動化、工業(yè)化和生產(chǎn)的實際要求，可以選擇不同的PLC體系結(jié)構(gòu)，從而促進電氣工程的快速發(fā)展。

4.2 操作簡單

PLC控制系統(tǒng)具有直觀的用戶頁面，能夠利用圖形符號、梯形圖編輯語言進行表達，具有很強的實用功能，而且由于梯形圖語言的圖形符號和表達方式與繼電器線路圖比較接近，通過少量的開關(guān)量邏輯控制指令就可以使繼電器電路發(fā)揮本有的功能，這樣即使不熟悉電子電路以及不懂計算機原理和編輯語言的技術(shù)人員，都可以直接進行操作，具有很多便利性。

4.3 具有較強的抗干擾能力

電氣設(shè)備的可靠性是保證電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，而再利用PLC控制系統(tǒng)之后，在電氣系統(tǒng)之中運用了大量現(xiàn)代大規(guī)模集成技術(shù)以及嚴格的生產(chǎn)工藝，這樣做成的內(nèi)部電路具有先進的抗干擾能力。在使用PLC控制技術(shù)的電氣工程系統(tǒng)中，運行時間在兩萬小時之內(nèi)不會出現(xiàn)故障問題[3]。

4.4 轉(zhuǎn)換維護簡單

與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用存儲邏輯代替接線邏輯，這樣控制設(shè)備減少了很多外部接線，明顯減少了整體工程的設(shè)計時間和施工時間。另外，PLC控制系統(tǒng)具有自我診斷能力，能夠?qū)ο到y(tǒng)出現(xiàn)的故障進行檢查，并利用警報裝置將故障報告給技術(shù)人員，技術(shù)人員可以迅速檢查判斷出現(xiàn)故障的原因，并及時采取相應(yīng)的措施進行解決。

5? PLC在電氣控制中的應(yīng)用

5.1 進行PLC系統(tǒng)設(shè)計

為實現(xiàn)對電氣工程系統(tǒng)的控制，在進行設(shè)備設(shè)計時，要將PLC技術(shù)的功能進行不斷的拓展，使電氣控制系統(tǒng)能夠滿足電氣工程穩(wěn)定運行的設(shè)計要求，從而提升電氣工程實際生產(chǎn)的質(zhì)量，這樣才能生產(chǎn)出具有高質(zhì)量的電力產(chǎn)品。所以進行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時，要了解被控對象的實際要求，設(shè)計師應(yīng)該根據(jù)圖紙對工作現(xiàn)場進行勘察，收集現(xiàn)場資料，同時設(shè)計師要與操作技術(shù)人員保持密切的交流，通過共同協(xié)商，找尋最適合電氣工程系統(tǒng)的控制方案，并對可能出現(xiàn)的控制問題進行分析，并采取一定的預(yù)防措施，在發(fā)生問題后要雙方共同解決。在進行PLC自動控制系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮其實用性，以便保證電氣控制的可靠性[4]。

5.2 集中控制

在電氣工程之中，PLC控制系統(tǒng)具有較強的中央控制功能，有利于實現(xiàn)對不同電氣設(shè)備的集中控制。電氣設(shè)備都具有一定的自動化功能，這樣就可以將電氣集中在一個設(shè)備之中進行控制，而且電氣設(shè)備工作轉(zhuǎn)態(tài)與PLC控制系統(tǒng)的相似性，為PLC控制系統(tǒng)的集中控制提供了一定的理論基礎(chǔ)。在電氣工程系統(tǒng)中，所有電氣設(shè)備都可以利用PLC控制系統(tǒng)進行集中控制，這樣既可以提高監(jiān)控效率，還可以促使電氣工程系統(tǒng)進行升級。

5.3 開關(guān)量邏輯控制

PLC控制系統(tǒng)最基本的功能是開關(guān)量邏輯控制功能，PLC控制系統(tǒng)可以利用其強大的邏輯運算能力，對電氣工程運行的各種狀態(tài)進行邏輯運算，比提供出與、或、非等各種控制指令，對各種繼電器串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)等各種連接方式的開關(guān)進行控制。相較于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，利用PLC控制系統(tǒng)可以對電氣系統(tǒng)中所有光電開關(guān)、接近開關(guān)等開關(guān)進行邏輯控制。為了方便PLC控制系統(tǒng)的修改和維修，PLC控制程序直接在接入模塊、輸入模塊、輸出模塊中的檢測元件信號以及輸出信號中建立中間變量，將硬件輸入、輸出測點轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)塊中的“位”，實現(xiàn)輸入、輸出測點與數(shù)據(jù)塊中“位”一一對應(yīng)的關(guān)系，增加了PLC系統(tǒng)的可讀性和維修的簡便性。通過開關(guān)量邏輯控制功能，可以實現(xiàn)對電氣工程系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的控制[5]。

5.4 模擬量控制

在PLC控制系統(tǒng)中有大量智能模擬量輸出、輸入模塊，這些模塊可以收集電壓信息、電流信息、電阻信息等系統(tǒng)運行信息，之后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換之后送到中央處理器進行處理，經(jīng)由中央處理器處理后的數(shù)字結(jié)果，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換成模擬量對被控裝置進行控制，進行模擬量控制對相關(guān)技術(shù)人員的綜合能力要求比較高，只有這樣才能夠及時處理模擬的各種問題。

6? 結(jié)語

綜上所述，PLC控制系統(tǒng)具有易用性、適應(yīng)性、簡便性、安全性、抗干擾能力強的優(yōu)點，在電氣工程系統(tǒng)中應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)可以顯著提高電氣工程系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和電氣系統(tǒng)運行安全。相關(guān)企業(yè)要不斷優(yōu)化和完善PLC技術(shù)，充分發(fā)揮其價值，推動我國電氣工程控制的快速發(fā)展。

參考文獻：

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