PLC技術(shù)在電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

曾小卿 南昌軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司

隨著我國科技水平的不斷提高，在當(dāng)前電氣領(lǐng)域中，人工操控的工作模式逐漸被完善的電氣自動化技術(shù)替代。在實(shí)際工作中，PLC技術(shù)所發(fā)揮的優(yōu)勢是非常明顯的，已經(jīng)成為電氣自動化設(shè)備中不可或缺的技術(shù)，因此在實(shí)際工作中需要加強(qiáng)對PLC控制系統(tǒng)的有效完善以及優(yōu)化，并且制定有效的運(yùn)行管理機(jī)制，從而提高電氣自動化設(shè)備的運(yùn)行效果以及水平，推動我國工業(yè)發(fā)展。

一、PLC技術(shù)的原理概述

為了使PLC控制系統(tǒng)能夠在電氣自動化設(shè)備中發(fā)揮其價值和效果，在實(shí)際工作中需要加強(qiáng)對PLC技術(shù)的了解和認(rèn)識，從而為后續(xù)使用提供理論基礎(chǔ)。PLC是可編程邏輯控制器的英文簡稱。PLC技術(shù)是在計算機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)而來的，以計算機(jī)功能為主進(jìn)行有效的組合，從而提升實(shí)際的應(yīng)用效果。在實(shí)際應(yīng)用時，將提前編好的程序?qū)懭胫噶顑Υ嫫鱎OM中，CPU在逐條執(zhí)行指令的過程中產(chǎn)生序列控制命令，控制各驅(qū)動電器協(xié)調(diào)各機(jī)械部件有條不紊地工作，從而使機(jī)械設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的工作模式。在后續(xù)工作中需要按照之前所制定的指令，讓機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)行。在抗干擾、可靠性等方面對軟件和硬件進(jìn)行改進(jìn)，可提升實(shí)際工作效果以及控制水平。在PLC技術(shù)中，外設(shè)編程器和儲存器為重要的組成部分。隨著當(dāng)前科技不斷進(jìn)步，PLC技術(shù)逐漸朝著新的方向發(fā)展。PLC技術(shù)在電氣自動化設(shè)備中應(yīng)用時，能夠快速分析相關(guān)的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為可操控的信號，并通過自動化控制實(shí)現(xiàn)有效調(diào)整功能。另外在實(shí)際工作中，還可以根據(jù)之前所設(shè)定的運(yùn)行模式進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全方位監(jiān)控。設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)任何異常情況，都必須及時通知相關(guān)維修人員，在短時間內(nèi)進(jìn)行維修，防止對設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞。

PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化設(shè)備中的應(yīng)用較為廣泛并且優(yōu)勢明顯，比如：可以提升數(shù)據(jù)獲取和處理的能力，保證系統(tǒng)的平穩(wěn)和安全運(yùn)行，同時還簡化了以往設(shè)備的操控形式，提升了實(shí)際的管控效果。在當(dāng)前形勢下，需要加強(qiáng)對應(yīng)用PLC技術(shù)的合理性進(jìn)行研究，從不同的角度制定科學(xué)而完善的應(yīng)用方案，保證電氣自動化設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。

二、PLC技術(shù)設(shè)計原則

PLC技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展不僅使得傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程能夠通過自動化系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量控制和監(jiān)管。此外，在整個工作系統(tǒng)出現(xiàn)一定問題的情況之下，通過PLC技術(shù)還能夠進(jìn)行自動化的檢測和維修，為生產(chǎn)發(fā)展提供了極大的便利。所以，在PLC技術(shù)設(shè)計和發(fā)展的過程中，應(yīng)更好地堅(jiān)持有效的設(shè)計原則，首先要堅(jiān)持因地制宜的設(shè)計形式，根據(jù)具體的生產(chǎn)流程以及生產(chǎn)者的使用需求進(jìn)行有效的設(shè)計，以保證PLC技術(shù)的應(yīng)用效果；其次，在整個設(shè)計過程中要堅(jiān)持質(zhì)量原則，保證整個技術(shù)體系運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性；同時，還應(yīng)更好地注重PLC技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益，使得其在保證產(chǎn)品質(zhì)量以及工作效率的前提下，還能夠更好地控制整體的運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的有效利潤獲??；此外，對于PLC技術(shù)的整體設(shè)計和開發(fā)，應(yīng)堅(jiān)持著創(chuàng)新的原則，通過更有創(chuàng)造性的技術(shù)設(shè)計手段，使得整體的控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行不斷的完善和發(fā)展；最后，除了保證整個PLC技術(shù)應(yīng)用的有效性外，還必須堅(jiān)持一定的簡潔性原則，以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)更好的養(yǎng)護(hù)和維修。

三、PLC技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用形式

（一）順序控制

電氣設(shè)備的順序控制是整個自動化控制的核心。PLC技術(shù)在順序控制中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的優(yōu)化，從而在單一順序的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化下，實(shí)現(xiàn)有針對性的生產(chǎn)過程控制。隨著信息化水平的提高，PLC技術(shù)的信息模塊更加完善，可以大大提高電氣設(shè)備的自動化控制水平。從順序控制的角度來看，PLC技術(shù)可以借助通信總線完成控制室的內(nèi)部控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制站與主控層的連接，從而實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備整個系統(tǒng)的控制。但是，由于對電氣設(shè)備的使用要求越來越準(zhǔn)確，為了更好地進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備控制，需要將控制站與設(shè)備傳感器有效連接，并借助顯示屏了解遠(yuǎn)程電氣設(shè)備的情況，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。此時，主控室工作人員可以發(fā)出指令，確保在單一標(biāo)準(zhǔn)順序下進(jìn)行自動功能控制。

此外，電氣設(shè)備的順序控制受操作過程的影響。在PLC技術(shù)的應(yīng)用下，可大大保證電氣工程的穩(wěn)定性，為電氣設(shè)備的安全運(yùn)行提供保障。隨著PLC技術(shù)功能的逐步完善，可在順序控制階段實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控，方便主控室工作人員結(jié)合不同設(shè)備的運(yùn)行需要進(jìn)行命令調(diào)整。它甚至可以結(jié)合電氣設(shè)備的日常操作順序定義階段，根據(jù)每個階段的特點(diǎn)執(zhí)行有針對性的任務(wù)，然后結(jié)合階段的實(shí)施智能化地強(qiáng)化流程，從而在現(xiàn)有電氣設(shè)備自動控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)技術(shù)更新。

（二）在開關(guān)控制中的應(yīng)用

PLC控制系統(tǒng)功能較完善并具備智能化的特征，因此在開關(guān)控制中得到了廣泛應(yīng)用。對于大多數(shù)的電氣自動化控制設(shè)備而言，開關(guān)控制非常重要。只有切實(shí)保證開關(guān)控制的實(shí)際效果能夠穩(wěn)定，才能有效防止受到外界因素的干擾。在開關(guān)控制中應(yīng)用PLC技術(shù)，能夠通過不斷完善自動化控制的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)設(shè)備的升級，降低觸點(diǎn)故障發(fā)生的幾率。比如，在PLC控制系統(tǒng)中使用斷路器，可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行情況的集中控制，解決系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的一些缺陷，達(dá)到綜合控制的效果。在運(yùn)輸系統(tǒng)中應(yīng)用PLC技術(shù)，由于可通過控制開關(guān)量來啟動不同的帶式運(yùn)輸機(jī)，因此可按照設(shè)定的程序一次性啟動相關(guān)的機(jī)組。在運(yùn)輸過程中，可使系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的工作模式和工作要點(diǎn)運(yùn)行，提升實(shí)際的運(yùn)輸效率。

（三）應(yīng)用于閉環(huán)控制

閉環(huán)控制也是過程控制，主要是對溫度、壓力和流量等模擬量的控制。傳統(tǒng)的電氣工程領(lǐng)域，人工方式的啟停難以保證安全性和可靠性，不利于提高生產(chǎn)效率。PLC技術(shù)則能起到很好的輔助作用。閉環(huán)控制在熱處理、鍋爐控制等場合都有應(yīng)用，能夠與其他技術(shù)組合形成自動智能控制系統(tǒng)。常見的閉環(huán)控制系統(tǒng)有電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和平臺流量、液位、溫度及壓力等控制系統(tǒng)。一般閉環(huán)控制系統(tǒng)有單個閉環(huán)控制系統(tǒng)和多個閉環(huán)控制系統(tǒng)兩種。鑒于控制變量的比例系數(shù)之間的絕對值非常重要，在控制同步設(shè)備速度時會采用單個閉環(huán)控制系統(tǒng)。利用PLC技術(shù)能夠快速反映相關(guān)階段中由閉環(huán)系統(tǒng)控制技術(shù)呈現(xiàn)出的連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，從而全面監(jiān)視閉環(huán)的綜合控制系統(tǒng)功能。例如，恒速運(yùn)行狀態(tài)中，一旦速度發(fā)生突變，那么PLC技術(shù)可以改變紅外傳感器，從而有效控制計算機(jī)模擬電流強(qiáng)度信號的輸出。它的輸出模塊能夠把采集的數(shù)據(jù)順利轉(zhuǎn)換為正常的電流信號，最終實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。相關(guān)應(yīng)用以及技術(shù)功能的發(fā)揮，需要操作人員具有區(qū)分普通繼電器和PLC差異的能力，了解普通繼電器和PLC的優(yōu)缺點(diǎn)。只有這樣，才能夠在確保相關(guān)自動化控制系統(tǒng)安全、平穩(wěn)以及流暢運(yùn)行的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)技術(shù)與新興技術(shù)有機(jī)融合，優(yōu)勢互補(bǔ)，各取所長，協(xié)同發(fā)展，最終提升自動化控制水平。

（四）機(jī)床控制

電氣設(shè)備的自動控制主要從電氣和液壓兩個方面實(shí)現(xiàn)對機(jī)床設(shè)備的自動控制，以避免機(jī)床電氣控制過程中的設(shè)備故障問題，并借助PLC技術(shù)消除故障。PLC技術(shù)在機(jī)床控制中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了接觸器、繼電器等傳統(tǒng)電氣元件的控制優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床電氣設(shè)備在PLC精確時間控制下的改造，突出了PLC技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性。此外，機(jī)床主要電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的故障發(fā)生點(diǎn)可通過PLC技術(shù)顯示，形成集監(jiān)控于一體的多功能電氣設(shè)備系統(tǒng)。在機(jī)床控制硬件電路的優(yōu)化中，PLC技術(shù)的應(yīng)用可以大大減少傳統(tǒng)電氣元件的實(shí)際應(yīng)用，從而促進(jìn)機(jī)床電氣設(shè)備的簡潔發(fā)展，降低系統(tǒng)故障率，實(shí)現(xiàn)綜合自動化控制。機(jī)床控制硬件主要通過構(gòu)建總線系統(tǒng)來完成多模塊的組合，并在PLC專用算法和軟件的作用下實(shí)現(xiàn)多模塊的微分控制。此外，所采用的算法和軟件具有可擴(kuò)展性，可根據(jù)PLC技術(shù)的補(bǔ)充和更新實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，確保系統(tǒng)始終保持靈活的運(yùn)行狀態(tài)。借助PLC技術(shù)，機(jī)床電氣設(shè)備的微處理器可以實(shí)現(xiàn)精確控制，提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。對于電氣設(shè)備的控制，采用數(shù)字化、自動化的控制方式更容易實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行，避免了傳統(tǒng)設(shè)備控制中效率低、質(zhì)量差的問題。此外，具有一定的節(jié)能效果，從降低能耗的角度實(shí)施了電氣行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

（五）在運(yùn)動控制中的應(yīng)用

應(yīng)用PLC技術(shù)能夠有效控制直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動。比如在驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)中，可以利用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個模塊的集中管理和有效控制。隨著PLC控制系統(tǒng)的不斷完善，PLC技術(shù)在運(yùn)動控制中的應(yīng)用前景將越來越好。在智能制造的大背景下，生產(chǎn)企業(yè)將PLC控制系統(tǒng)用于一些大型電氣設(shè)備中，可以提升對實(shí)際運(yùn)動軌跡的控制效果，滿足市場需求和生產(chǎn)要求，促進(jìn)行業(yè)不斷發(fā)展。

四、PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中有效的應(yīng)用策略

（一）加快研發(fā)設(shè)計，提升技術(shù)手段

在今后的電氣工程自動化控制過程中，想要更好地實(shí)現(xiàn)PLC技術(shù)的高效率應(yīng)用，就更好地對該技術(shù)手段進(jìn)行創(chuàng)新性研發(fā)，針對當(dāng)前社會發(fā)展的具體需求進(jìn)行有針對性的設(shè)計。在具體的創(chuàng)新性設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員可以更好地借鑒國外的實(shí)踐應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)行自身設(shè)計理論的有效建設(shè)和完善，為PLC技術(shù)的發(fā)展提供更大的幫助，同時還需要結(jié)合我國的實(shí)際國情，進(jìn)行更有針對性的創(chuàng)新性設(shè)計，使得PLC技術(shù)的實(shí)用性能夠得到不斷的提升，為我國電氣工程自動化控制效果的提升和整個電氣工程自動化控制水平的提升提供更好的基礎(chǔ)，進(jìn)一步提升我國整體的工業(yè)生產(chǎn)過程中自動化控制的效果。

（二）建設(shè)發(fā)展PLC技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)手段想要得到更好的應(yīng)用，必須進(jìn)行一定的規(guī)定和限制，使得其能夠在既定的范圍內(nèi)有效地發(fā)揮出其作用。因此，在今后的電氣工程自動化控制過程中，為了更好地實(shí)現(xiàn)PLC技術(shù)的應(yīng)用效果，可以建設(shè)發(fā)展其自身的技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，為PLC技術(shù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展建立更好的基礎(chǔ)。在具體的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)建立過程中，可以針對整個PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制過程中具體的應(yīng)用步驟、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行有效的統(tǒng)一和規(guī)定，結(jié)合理論要求以及現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用條件，進(jìn)行有效的規(guī)范，為PLC技術(shù)更加科學(xué)合理的應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)，提升其在我國電氣工程自動化控制過程中的應(yīng)用效果。

五、結(jié)論

對于電氣設(shè)備的自動控制，PLC技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。它不僅能有效地促進(jìn)電氣自動化的發(fā)展，而且在一定程度上提高了電氣設(shè)備的控制質(zhì)量。面對現(xiàn)代社會的發(fā)展，PLC技術(shù)全面應(yīng)用于電氣設(shè)備的自動控制是一種必然趨勢，即從電氣設(shè)備順序控制、開關(guān)量控制、閉環(huán)控制、機(jī)床控制等角度全面應(yīng)用，程序編制和集中控制，以延長電氣元件的使用壽命，提高動力設(shè)備的利用率。