PLC 技術在電氣設備自動化控制中的應用研究

李云峰

（三江學院 機械與電氣工程學院，南京 210012）

電氣設備自動化控制集數學基礎理論、自動控制理論和反饋理論為一體，主要通過一定設備控制特定對象。隨著信息技術的發(fā)展，PLC 技術實現了突破，在工業(yè)自動化進程中發(fā)揮了重要作用。實際應用中應將PLC 技術與電氣設備進行融合，并以電氣設備自動化控制為切入點，全面促進電氣行業(yè)的自動化和智能化發(fā)展。

1 PLC 技術在電氣設備自動化控制中的優(yōu)勢

隨著電氣行業(yè)自動化建設的發(fā)展，傳統控制技術的弊端逐漸顯露。PLC 技術憑借其優(yōu)勢在電氣設備自動化控制中逐漸顯露頭角。在電氣設備自動化控制中，PLC 技術的優(yōu)勢主要表現在以下幾點。第一，PLC 技術作為整體化控制技術，其安裝接線方式更為簡潔，僅需完成電源、傳輸線和設備的連接，大幅降低了傳統技術的重復性操作和相關工作人員安裝的負擔，并可在一定程度上降低人為失誤。第二，在電氣設備自動化控制中，PLC 技術的安全性和穩(wěn)定性較高，因此在自動化控制中可降低繼電設備的使用率，避免周邊環(huán)境的干擾，切實保障電氣設備運行的安全，從而規(guī)避不必要的安全事故。第三，PLC 技術簡單，在實際應用中產生的能源損耗較低，意味著使用門檻不高，且符合當下生態(tài)環(huán)保和節(jié)約能源的行業(yè)號召。第四，因PLC 技術具備較強的適應性，所以相比傳統技術，PLC 技術操作的容錯率極高。在編程語言方面，它可降低邏輯圖和梯形圖進行程序修改及編譯等的工作難度。此外，基礎性維護工作可由基層員工自行開展，在PLC 技術的支持下實現程序的自動修改增減，更易于人員分配，實現人崗協調。第五，PLC 技術具有較強的自動識別能力。在電氣設備自動化控制中，它可借助掃描功能完成系統數據檢測，以保障輸出數據的完整性，從而規(guī)避數據缺失造成的設備使用故障。

2 PLC 技術在電氣設備自動化控制中的具體應用

為切實發(fā)揮PLC 技術在電氣設備自動化控制中的優(yōu)勢，可從電氣設備的順序控制、開關量控制、閉環(huán)控制、機床控制、程序編譯以及集中控制等6 個角度分析PLC 技術的具體應用，以保障電氣設備使用的有效性。

2.1 順序控制

電氣設備順序控制在整體自動化控制中處于核心位置。PLC 技術應用于順序控制可實現整體系統的優(yōu)化，從而在標準化和系統化的單一順序下展開針對性的生產工藝控制。隨著信息化水平的提高，PLC 技術的信息模塊更為完善，可大幅度提高電氣設備自動化控制水平。從順序控制的角度分析，PLC 技術可借助通信總線完成控制室的內部控制，以實現遠程控制站與主控制層的連接，從而實現電氣設備整體系統的控制。但是，由于電氣設備的使用要求逐漸精確，為更好地開展遠程設備控制，應借助控制站與設備傳感器實現有效連接，并在顯示屏的輔助下了解遠程電氣設備情況，進而實現遠程化監(jiān)控。此時，可由主控室工作人員下達指令，以保證在單一標準順序下實現自動化功能控制[1]。

此外，電氣設備順序控制受到運行工序的影響，在PLC 技術應用下可極大保障電氣工程的穩(wěn)定性，為電氣設備安全運行提供保障。隨著PLC 技術的功能逐漸完善，可在順序控制階段實現動態(tài)監(jiān)測，便于主控室工作人員結合不同設備運行需求展開指令調節(jié)。甚至可結合電氣設備日常運轉順序劃定階段，根據各階段特性執(zhí)行針對性任務，繼而結合階段執(zhí)行情況進行工序的智能強化，從而在現有電氣設備自動化控制基礎上實現技術更新。

2.2 開關量控制

傳統電氣設備控制主要借助繼電器實現。在元件復雜的繼電器控制下，電氣設備運行緩慢，且受到繼電器長時間通電反應的限制，在繼電器運行初期無法受到短路保護，從而降低了整體電氣設備的運行效率。在PLC 技術應用下則可實現實時短路保護，并在編程系統和編輯控制器輔助下展開設備狀態(tài)監(jiān)測，從而規(guī)避短路問題。此過程中，PLC技術的應用并不阻礙繼電器的常規(guī)運轉，即在保障運行效率穩(wěn)定提升的同時，兼顧開關量控制的優(yōu)化[2]。實際電氣設備自動化控制中，因受開關點眾多的影響，PLC 在自動控制系統中需同時對接十幾個開關量控制點，甚至在高峰時期可連接上百個控制點。在PLC 技術的保障下，眾多控制點基于互聯網與電氣系統云平臺可實現統一處理，并可根據不同控制系統與機電設備類型實現分化控制，從而有效規(guī)避復雜指令造成的不利影響。在實現PLC 技術自動控制應用時，可結合設備功能展開邏輯控制，并采用特定組合時序的方式進行設備開關量的調整。此時，相關工作人員可借助人機交互實現多個開關點的靈活操作，既可滿足設備個體控制的需求，又可有效提升電氣設備控制的效率，以實現整體化電氣設備系統的穩(wěn)定運行，彰顯PLC 技術在電氣設備自動化控制中的應用優(yōu)勢。

2.3 閉環(huán)控制

在PLC 技術應用背景下，可借助模擬量完成電氣設備系統的閉環(huán)控制?；赑LC 模擬量閉環(huán)系統，可圍繞被控制量多種指標變化實現針對性的控制，如設備流量、壓力、轉速以及溫度等主要元素控制量。其中，變頻器和電動調節(jié)閥為閉環(huán)控制系統的執(zhí)行機構，在此閉環(huán)過程中需配合監(jiān)測系統實現外界被控制量數據的技術捕捉，同時將所獲取設備運行狀態(tài)信號傳輸至設備集中處理中心，并將其信號轉變?yōu)橹绷麟娏骱椭绷麟妷盒盘?。系統利用PID 控制模塊將所轉化的信號重新轉化成數字量，此時數字量已傳遞至電氣設備控制中心，可在系統編程作用下進行數字量判斷，并根據判斷結果下達設備操作指令，以實現PLC 技術下的電氣設備閉環(huán)控制[3]。目前，電氣設備自動化控制系統中常采用泵類啟動模式，主要包括機旁手動啟動、自動化啟動以及現場控制箱手動啟動等。其中，自動化啟動最先進，但操作難度較高。在PLC 技術作用下，可實現控制系統與自動化啟動的有效融合，形成現代化電氣設備新型控制模式，并實現PLC 技術與傳統技術的補充與優(yōu)化。新型控制模式下，閉環(huán)控制可實現系統的安全化和可靠化轉變，有效彌補傳統自動化啟動的缺陷，從而極大地提高了工作效率，為電氣設備安全穩(wěn)定運行奠定了堅實的基礎。

2.4 機床控制

電氣設備自動化控制主要從電氣和液壓兩個方面實現機床設備的自動化控制，從而規(guī)避機床電氣控制過程中的設備故障問題，并在PLC 技術的輔助下排除故障。PLC 技術在機床控制方面的應用實現了接觸器和繼電器等傳統電器元件的控制優(yōu)化，并在PLC 精準時間的掌控下實現了機床電氣設備裝置的改造，彰顯了PLC 技術的可靠性與穩(wěn)定性。此外，機床電氣主體設備運轉狀態(tài)中的故障發(fā)生點可通過PLC 技術進行畫面呈現，從而形成集監(jiān)管和控制為一體的多功能電氣設備系統。在機床控制硬件電路優(yōu)化中，PLC 技術的應用可大幅度降低傳統電器元件的實際應用，以促進機床電氣設備的簡潔化發(fā)展，降低系統故障率，并實現集成自動化控制。機床控制硬件主要通過構建總線系統完成多模塊聯合，并在PLC 特定算法與軟件作用下實現多模塊分化控制。此外，運用的算法和軟件具有可拓展性，可根據PLC 技術的補充與更新實現功能拓展，繼而保障系統始終保持靈活運行的狀態(tài)。機床電氣設備微處理器在PLC 技術輔助下可實現精準化控制，并提高運行的穩(wěn)定性。對于電氣設備控制而言，數字化和自動化的控制模式更易實現高效率運轉，可規(guī)避傳統設備控制中的低效低質問題。此外，它具有一定的節(jié)能效果，從降低能源損耗角度落實電氣行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

2.5 程序編譯

在電氣設備自動化控制中，程序編譯功能在PLC 技術輔助下可實現程序編譯的自動化順序掃描控制。此外，在電氣設備運行期間，通過前期編制程序進行CPU 監(jiān)測與相關指令下達，并根據不同IP 地址實現周期性和循環(huán)性的程序編譯循環(huán)作業(yè)，借助掃描功能，可實現輸入信號和輸出信號的形式轉換。就現代化PLC 技術發(fā)展而言，在電氣設備自動化控制中，編程語言主要包括順序功能流程圖語言、梯形圖語言、指令表語言、結構文本化語言以及功能模塊語言等5 種類型。其中，梯形圖語言為現階段自動化控制中應用最廣泛的語言。PLC 電氣設備自動化控制系統主要從模擬量、脈沖量以及開關量3 個角度完成編程算法的計算，以實現PLC 技術應用下的電氣設備自動化控制[4]。實際上，不同程序編譯對應不同體系的電氣工程，而PLC 技術可實現便捷化和自動化的分別控制。

2.6 集中控制

PLC 技術具備自動監(jiān)視功能，因此電氣設備自動化控制可在此基礎上實現電氣設備的集中化控制。借助PLC 技術可有效連接不同的電氣設備，形成網絡化電氣設備脈絡，并以此關聯電氣設備狀態(tài)，繼而實現整體的集中控制。統一化集中控制并不意味著全面杜絕個體設備的單獨管控，而是基于網絡化電氣設備脈絡實現整體和個體的分別控制，從而優(yōu)化電氣設備系統的工作量。集中控制主要應用于人力消耗多且工序復雜的電氣項目。例如，集儲煤設備、集撿設備、轉載機、傳送帶以及膠帶機為一體的煤礦企業(yè)，涉及眾多人力控制操作內容，而傳統的繼電器無法實現設備零斷層聯系。此時，可應用PLC 技術在遠程監(jiān)測功能的基礎上，實現多項電氣設備的集中控制，繼而通過主控制中心實現一體化監(jiān)測管理，實現電氣設備的高效運轉。

3 結語

對于電氣設備自動化控制而言，PLC 技術具有顯著性優(yōu)勢。它不僅可有效推動電氣自動化發(fā)展，還在一定程度上提高了電氣設備控制的質量。面對現代化社會的發(fā)展，PLC 技術全面應用于電氣設備自動化控制已是必然趨勢，即從電氣設備順序控制、開關量控制、閉環(huán)控制、機床控制、程序編譯以及集中控制等多個角度全面應用，以延長電器元件壽命，提高電力設備利用率。