梅然

[摘 ? ?要]PLC即可編程控制器，集成自動控制技術、通信技術、計算機技術于一體，實現了電氣控制的集成，在控制技術的不斷發(fā)展下，PLC的功能越來越強大，能夠滿足模擬控制、算術計算、運動控制的要求。本文闡述了PLC技術的特點，探討PLC在電氣工程自動化控制中的具體應用。

[關鍵詞]PLC;電氣工程;自動化控制;應用;分析

[中圖分類號]TM76;TP273 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）05–000–03

Application Analysis of PLC in Electrical Engineering Automation Control

Mei Ran

[Abstract]PLC can be a programmable controller， which integrates automatic control technology， communication technology and computer technology into one， realizing the integration of electrical control.With the continuous development of control technology， the function of PLC is becoming more and more powerful， which can meet the requirements of analog control， arithmetic calculation and motion control.This paper describes the characteristics of PLC technology， discusses the specific application of PLC in electrical engineering automation control.

[Keywords]PLC; electrical engineering; automatic control; application; analysis

在城鎮(zhèn)化、工業(yè)化推進下，電氣工程自動化控制的應用范圍日趨廣泛，PLC是一種可編程控制器，功能強大、可靠性高，將其應用在電氣工程自動化控制中，能夠顯著提升其控制精度，當前，該種技術已經在電氣工程自動化控制領域中得到了廣泛推行。

1 ?PLC技術的優(yōu)勢

PLC技術即可編程邏輯控制器技術，專門用于工業(yè)生產領域的電子系統(tǒng)，包括計算機數字化、控制系統(tǒng)、現場總線構成，通過可編程存儲器的應用，由操作者輸入命令，即可開展控制、邏輯運算、計算等功能，將其傳達至工程機械中，帶動操作。PLC在工業(yè)領域的應用具有很強的實用性和適用性，可以應用在各類工業(yè)環(huán)境，在科技的進步、發(fā)展下，PLC技術也日新月異，增加了諸多新功能，還能滿足溫度控制、通信增強的要求，對于工業(yè)生產產生極大影響。PLC技術具有幾個顯著優(yōu)勢：（1）應用簡單。將PLC技術應用在電氣工程自動化中，不需要設置其他設備，不僅用效果好，操作起來也非常簡單。從操作界面來看，PLC并不復雜，技術人員通過短時間學習即可掌握，操作失誤的發(fā)生率極低，借助可編程控制器，還能夠及時提示故障問題，在設備和系統(tǒng)發(fā)生故障后，會第一時間發(fā)出警報，快速解決故障問題，保證設備與系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行。（2）可靠性強。PLC技術應用了集成電路，具備抗干擾能力，不管是輸出單路，還是輸入單路，都有獨立接口，有效提升了設備的抗干擾能力。對于內部電源，還有穩(wěn)壓、屏蔽等保障技術，這為PLC技術賦予了更強的可靠性，除此之外，通過接地處理、防震處理和密封處理，能夠適應各類復雜、惡劣的環(huán)境，解決了外部因素造成的影響，提升了電氣設備運行的穩(wěn)定性。

當前的PLC技術不僅廣泛應用了信息技術，還應用了人工智能、大數據等，具備了智能化的特點，系統(tǒng)控制、計算、運算能力都得到了顯著增強，讓電氣工程自動化控制變得更加可靠、安全。

2 ?PLC的工作模式與應用領域

PLC的工作方式是順序掃描、連續(xù)循環(huán)，根據控制要求，對程序編程，將數據存儲在內存中。在準備運行時，CPU會按照指令執(zhí)行周期性掃描循環(huán)，若程序中無其他跳轉指令，就會從第一個指令集開始掃描，返回至初始程序，執(zhí)行第二次掃描，PLC的掃描過程包括三個階段：

第一，采集輸入序號。在掃描模式下，PLC會按照時間節(jié)點收集輸入接口的輸入狀態(tài)，將其存儲，如果在程序運行過程中接口輸入狀態(tài)發(fā)生變化，那么其寄存的內容也不會出現變化，只會在下一個掃描周期發(fā)生改變。

第二，程序執(zhí)行。按照順序掃描執(zhí)行程序，在出現跳轉程序指令時，系統(tǒng)會自動判斷，看是否滿足跳轉條件，若滿足，就會直接跳轉，如果指令有輸入和輸出狀態(tài)，那么系統(tǒng)就會讀取相關的計算數據，根據用戶設置來完成指令。

第三，輸出刷新。在上述兩個階段執(zhí)行完畢后，就會進入輸出處理階段，在這一環(huán)節(jié)中，PLC將會反映出輸出狀態(tài)，再利用相關的方式來驅動外部負載。

當前，PLC已經在鋼鐵、化工、石油、建材、電力、汽車、紡織、機械制造、環(huán)保、文化娛樂等領域得到了應用，其主要功能表現在幾個方面：（1）控制邏輯順序。這是PLC應用常用的一個功能，能夠替代繼電器接觸器進行順序控制、邏輯控制，可以應用在自動生產線中，也可以應用在單機控制和多機控制中。（2）運動控制.利用PLC，能夠改變機床的運動方向，將單軸或者多軸移動到目標位置，讓模塊保持理想的速度;（3）時序控制。在PLC中，設置了計時器及指令，能夠進行定時控制，為工業(yè)生產提供了穩(wěn)定的定時服務支持。（4）計數控制：PLC也能夠滿足相應的計數要求，對于計數器的數值，可以隨時修改、讀取。（5）數據處理。在多數PLC中，都具備數據處理功能，能夠滿足加、減、乘、除、平方以及其它的邏輯操作要求。（6）通信網絡。PLC還具備通信功能，能夠執(zhí)行與計算機之間的鏈接，還可以連接監(jiān)視器、打印機等外部設施設備，進行監(jiān)視、記錄。

3 ?PLC在電氣工程自動化控制中的應用

3.1 ?在順序控制中的應用

為了控制好電氣工程運轉中的生產流程，需要應用PLC技術來優(yōu)化，以滿足自動化控制要求。PLC技術的應用顯著提升了系統(tǒng)的控制效率，有效改善了生產和運轉效率。例如，在火力發(fā)電中，生產環(huán)節(jié)會出現各類殘留物，采用人工清理的方式，不僅成本高、效率也偏低，借助PLC，能夠在傳感器支持下，高效檢測出殘留物，利用設備來實施集中化清理，不僅能夠提升系統(tǒng)的運行效率，也滿足了節(jié)能、環(huán)保要求。

3.2 ?在開關量控制中的應用

電氣工程自動化設備線路復雜，在維護環(huán)節(jié)中，技術人員需要耗費較長時間，維護難度也較高，而經常的檢修停機也會改設備運行效率，對生產造成影響。借助PLC技術，利用開關量控制，能夠對系統(tǒng)的運行進行檢測，降低了技術人員操作難度，能夠及時檢測設備運行狀態(tài)，根據實際情況來調節(jié)電流，如果設備出現異常，那么，系統(tǒng)就會發(fā)出報警，調節(jié)系統(tǒng)額定電壓。除此之外，PLC技術還具備故障自診斷與修復功能，借助監(jiān)控系統(tǒng)，能夠及時作出預警、記錄故障數據，為后續(xù)的故障分析和維修提供參考支持。

3.3 ?在閉環(huán)控制中的應用

當前，電機啟動系統(tǒng)中均已經廣泛應用聲控技術、遙感技術，讓系統(tǒng)操作更加便利，將PLC應用在其中，能夠對整個系統(tǒng)進行智能化控制，進一步提升閉環(huán)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在設置PID指令后，能夠根據系統(tǒng)的內部和外部情況來調節(jié)參數，提高系統(tǒng)運行的經濟性。

4 ?PLC在電氣工程自動化控制中的應用實例——以智能節(jié)能控制系統(tǒng)為例

根據智能節(jié)能控制系統(tǒng)的要求，控制系統(tǒng)需要具備幾個功能：第一，能夠進行智能控制。在全自動工作狀態(tài)下，可以根據外部環(huán)境來自動調節(jié)。第二，滿足遠程監(jiān)控、人機交互要求。利用控制中心，能夠監(jiān)視現場情況，實現報警以及參數修改功能。第三，具備良好的控制效果，能夠設置時間范圍、溫度、壓力等，從而降低能耗，根據系統(tǒng)運行要求，PLC在智能節(jié)能控制系統(tǒng)中的應用劃分為三種控制模式，即分時控制、溫度控制、壓力控制。

4.1 ?分時控制

在分時控制模式上，是應用PLC技術以及觸摸屏監(jiān)視電路，對按鈕開關、空氣開關、觸摸屏、PLC、數字顯示儀表、運行指示燈等進行科學布局，以PLC為核心來進行控制，設置交流接觸器，即可滿足控制要求。同時，充分考慮到主電路、控制電路的要求，在主電路上，應用三相電源側空氣開關、控型負載電氣線路來實現，通過PLC觸摸屏、交流接觸器線圈來連接，設置啟動、停止按鈕，滿足在特殊情況下的手動控制要求，PLC控制器的選擇型號多樣，三菱、西門子、臺達等均可滿足要求。

4.2 ?溫度控制

溫度控制主要是在外部環(huán)境和設備內部方面，溫度的設置需要根據不同季節(jié)、戶外溫度來進行選擇，溫度控制模式需要應用PLC、觸摸屏、監(jiān)視電路來實現，設置按鈕開關、溫度傳感器、空氣開關、開關電源、觸摸屏、變送器、PLC等電氣元件。溫度是一個模擬量，在PLC技術的應用上，其輸入信號和數字信號必須是數字量或者開關量，對此，需要在系統(tǒng)中增加模擬量特殊功能模塊，在特殊功能模塊中，設置了輸入通道和輸出通道，輸入通道在接收了模擬信號之后，可以轉化為數字值。在溫度控制模式主電路中，包括溫控型負載、三相四線交流電源、交流接觸器主觸頭等，將PLC模擬量輸入模塊，溫度變送器和溫度傳感器連接，即可滿足系統(tǒng)運行要求。在溫度傳感器的選擇上，要確保其精度高、電阻率大、穩(wěn)定性高，避免其受到室外環(huán)境因素的影響，并優(yōu)先選擇防水、防塵型傳感器。

4.3 ?壓力控制

壓力控制模式也是應用PLC與觸摸屏，設置壓力傳感器、開關電源、空氣開關、變送器、觸摸屏指示燈、數字儀表等，以PLC為核心，設置壓力傳感元件，增設大功率交流接觸器。主電路包括開關電源、壓力控制型負載、三相四線交流電源、電能表等，將PLC模擬量輸入模塊與變送器、壓力傳感器連接。在具體的選擇中，壓力傳感器的分辨率、穩(wěn)定性參數控制極為重要，應用軟件算法，能夠提高數據的精確度，針對軟件代碼進行預處理。這樣，在每個模塊出現問題時，可以啟動備用模塊，替代異常設備，對數據來進行備份，便于后續(xù)的信息查詢。另外，在系統(tǒng)的外接線上，都應用了高度絕緣裝置，根據要求來分時控制，應用保護設備，避免出現大面積斷電問題。對于系統(tǒng)的運行，在后續(xù)定期開展安全檢查，要求巡檢人員嚴格按照規(guī)范說明操作，避免設備運行出現故障。

在軟件的開發(fā)上，選擇應用型系統(tǒng)，按照國家標準來進行編程設計，結合最新的傳感器、PLC技術，考慮到后續(xù)更新需求，預留好測試接口與升級接口，為后續(xù)軟件管理提供便利，科學部署各個硬件設備，排除外部環(huán)境的污染和影響。同時，充分考慮到后續(xù)電網的改造要求，設置漏電保護機制，提前預留可能需要增加功能的模塊，以備后續(xù)系統(tǒng)的功能升級和技術升級，滿足系統(tǒng)在功能擴展上的要求。

5 ?結語

在時代的發(fā)展和進步下，人們對于電氣控制自動化的工作效率也提出了更高要求，將PLC技術應用在其中，讓控制系統(tǒng)更加的快捷、方便，也進一步提升了控制效率，讓工程設計更加合理、科學，顯著提升了自動化控制水平，進一步延長了機器的使用壽命。在下一階段，PLC技術會朝著集成化、數字化方向發(fā)展，同時，相關部門要及早構建出科學的PLC技術應用標準，強化企業(yè)之間的交流與合作，為PLC技術的科學規(guī)范、合理發(fā)展提供有力支撐。

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