梁耀光

（梧州職業(yè)學(xué)院，廣西 梧州 543002）

0 引言

隨著自動化控制技術(shù)的發(fā)展，電氣設(shè)備的自動化控制更為高效，能夠在自動化控制運行期間有效解決傳統(tǒng)控制模式的缺陷和問題。當(dāng)前，在應(yīng)用自動化控制技術(shù)的過程中，除了要掌握PLC 技術(shù)的結(jié)構(gòu)剖析和設(shè)計準(zhǔn)則外，還應(yīng)同步結(jié)合該項技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用情況，通過總結(jié)PLC 技術(shù)的應(yīng)用特征，分析電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，才能提出有效、完善的優(yōu)化對策，加快現(xiàn)代化電氣項目的整體建設(shè)進(jìn)程。

1 PLC 技術(shù)結(jié)構(gòu)剖析及設(shè)計準(zhǔn)則

PLC 具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，在機(jī)械裝置運用、生產(chǎn)工藝、簡單操作和程序控制等環(huán)節(jié)具有關(guān)鍵作用，并且能夠結(jié)合簡單故障作出準(zhǔn)確診斷。該方法具有獨立輸入地址的功能，PLC 指令能夠檢測輸入狀態(tài)是否開啟或關(guān)閉。PLC 系統(tǒng)配備繼電器觸頭，且具備邏輯功能，當(dāng)所有的觸頭全部關(guān)閉時才會有電流通過。

在運用PLC 技術(shù)時，通常需要將電子信息、電子控制等兩種技術(shù)結(jié)合，借助軟件的支持實現(xiàn)邏輯控制目標(biāo)，使系統(tǒng)能夠順利執(zhí)行工作指示，有利于提升日常的工作效率。

隨著科技的發(fā)展，在PLC 技術(shù)的研發(fā)過程中，使該項技術(shù)也逐步得到發(fā)展，并形成了以PLC 為代表的核心技術(shù)，在各個行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。在電力系統(tǒng)的自動控制階段，采用PLC 技術(shù)可以降低人力、材料的成本，從而為企業(yè)節(jié)省相關(guān)費用[1]。

1.1 PLC 控制器的結(jié)構(gòu)組成

在建立PLC 系統(tǒng)時，一般都要借助于柜體和模塊化兩種方式，采用分散式的總線架構(gòu)，能夠優(yōu)化日常工作成效。其中，對于柜體式結(jié)構(gòu)而言，主要包括以下幾方面的組成部分，即：中央處理器、供電器、LED 顯示板、內(nèi)存儲器、電子元器件等等。隨著PLC 系統(tǒng)的運行，其中所涉及的工作內(nèi)容各不相同。在選擇中央處理機(jī)時，為確保其型號符合要求，在一般情況下，會以滿足自動控制基本需求作為參考標(biāo)準(zhǔn)，篩選合適的設(shè)備型號。在使用模塊式結(jié)構(gòu)的過程中，可以看出主要包含以下5 種模塊，即：中央處理器、供電器、內(nèi)存儲器、輸入輸出（I/O）等。

1.2 PLC 控制器的設(shè)計準(zhǔn)則

在研發(fā)PLC 控制器時，通常需要派遣專業(yè)的技術(shù)人員，以高質(zhì)量性、高經(jīng)濟(jì)性、高穩(wěn)定性為基本參考依據(jù)，指導(dǎo)并開展控制器研發(fā)工作。

高穩(wěn)定性一般是指PLC 技術(shù)在實際應(yīng)用中，采用自動運行方式，實現(xiàn)對基礎(chǔ)參數(shù)和組態(tài)的控制。通過該系統(tǒng)的工作，可以保證其在正常工作條件下的穩(wěn)定運行，從而提高電力工程自動控制的工作效率。其次，就高品質(zhì)來說，一般是指在制造PLC 控制系統(tǒng)時，其品質(zhì)要符合設(shè)計要求。在電力系統(tǒng)的自動控制運行中，必須保證PLC 控制器長期工作，并保證其總體工作狀況符合要求，以保證員工和維護(hù)人員的安全。最后，高經(jīng)濟(jì)性是指在電力系統(tǒng)的運行過程中，以自動化控制為基礎(chǔ)條件，在優(yōu)化PLC 控制器運行質(zhì)量的同時，在制造PLC 控制器時，能夠達(dá)到減少費用的效果。不僅如此，在企業(yè)的生產(chǎn)、加工等環(huán)節(jié)，還可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 PLC 控制器的技術(shù)優(yōu)勢

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的自動化控制可以節(jié)約大量的人力、物力等資源。隨著PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展，已成為工業(yè)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中的主導(dǎo)力量。

首先，對于PLC 技術(shù)，與多種工作環(huán)境之間，均能夠保持良好的適用性。在系統(tǒng)的工作過程中，通過集成電路板，并在控制器的加持下，確保整體通信的準(zhǔn)確性。不僅如此，PLC 系統(tǒng)由于外殼的牢固，不易受到外部環(huán)境因素的影響。所以，盡管處于潮濕的環(huán)境條件中，系統(tǒng)仍然能夠持續(xù)工作。

（1）PLC 技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，且操作方式簡單。在國防裝備制造過程中，利用PLC 技術(shù)可以制造出低誤差的集成裝置。由于PLC 技術(shù)具有高精度的優(yōu)勢，可用于醫(yī)療器械生產(chǎn)過程中，并且在其他領(lǐng)域同樣具備明顯優(yōu)勢。如：建筑、自動化、航空、航海等領(lǐng)域。

（2）在復(fù)雜度高的產(chǎn)品中，要求采用套接式工藝的情況時，可以將PLC 技術(shù)應(yīng)用到微型控制系統(tǒng)中。由于PLC 設(shè)備的體積較小，整體的操作空間大，所以能夠為操作環(huán)節(jié)提供便利。

（3）PLC 技術(shù)維護(hù)簡便，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，若不能繼續(xù)正常工作。此時，技術(shù)維護(hù)人員可以對系統(tǒng)進(jìn)行分級檢查，快速查找故障原因。在操作PLC 技術(shù)時，以邏輯控制、數(shù)據(jù)信息控制、模擬化控制等方式來完成。

2 PLC 技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

2.1 順序控制

在使用PLC 技術(shù)時，將電力裝置作為技術(shù)操作基礎(chǔ)，可以實現(xiàn)各種電氣設(shè)備的控制，加強(qiáng)PLC 技術(shù)與電力裝置的適應(yīng)性，并且可以在通信裝置中發(fā)揮作用。該系統(tǒng)在使用PLC 技術(shù)時，所設(shè)置的程序具有簡單、便于操作人員學(xué)習(xí)和掌握的特點[2]。

在電氣設(shè)備自動化控制環(huán)節(jié)，為PLC 技術(shù)的應(yīng)用提供了廣泛的空間支持。在通常情況下，若PLC 技術(shù)具有通用性，在將其應(yīng)用于電力自動化領(lǐng)域中時，將會提高系統(tǒng)的運行效率，從而滿足當(dāng)前的電力工程自動化工作的需要。另外，PLC 技術(shù)的適應(yīng)性很強(qiáng)，可用于企業(yè)開發(fā)項目中。因此，對于PLC 技術(shù)應(yīng)用，能夠為企業(yè)開發(fā)作業(yè)提供支持，發(fā)揮PLC 技術(shù)的實用價值，能夠獲得良好的開發(fā)成效。

例如，在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中，利用PLC 技術(shù)，實現(xiàn)對爐膛內(nèi)的飛灰、爐渣的控制。為了保證火力發(fā)電廠的生產(chǎn)效率達(dá)到要求，在安裝PLC 的自動控制系統(tǒng)時，在前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)合理調(diào)整設(shè)計方案內(nèi)容，以確?？刂葡到y(tǒng)能夠處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。在自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計環(huán)節(jié)，PLC 技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：現(xiàn)場傳感、主站層、遠(yuǎn)程控制等。對于上述順序控制環(huán)節(jié)，PLC 技術(shù)發(fā)揮了重要作用，能夠促進(jìn)設(shè)備運行效率的提升。

2.2 開關(guān)量控制

在電氣工程自動化控制階段，PLC 技術(shù)能夠發(fā)揮儲存功能，對繼電器工作仿真，實現(xiàn)可編程目標(biāo)。在正常條件下，自動控制系統(tǒng)中的繼電器開關(guān)量控制時間比較長，因此在出現(xiàn)短路的情況時，無法保證系統(tǒng)的通斷控制的實時性。所以，PLC 技術(shù)操作效果并不完美，在自動化控制階段應(yīng)用時，仍然存在一定缺陷。

為有效改善上述問題，相關(guān)的操作人員一定要引起重視，利用PLC 技術(shù)來自動進(jìn)行電氣設(shè)備的開關(guān)，從而提升電力設(shè)備的響應(yīng)速度，達(dá)到自動化控制系統(tǒng)高效率的目的。同時，把PLC 技術(shù)運用于電力設(shè)備的開關(guān)量控制中，能夠發(fā)揮該類技術(shù)的應(yīng)用價值。例如，在使用PLC 技術(shù)時，不僅能實現(xiàn)對常規(guī)電氣設(shè)備的開關(guān)鏈的控制，而且還能滿足單機(jī)和多機(jī)通信的要求，如汽車制造控制、物料輸送控制、馬達(dá)控制、產(chǎn)品儲存和儲存、電梯控制、印刷控制等等。以一臺升降機(jī)為例，介紹了可編程控制器在升降機(jī)自動化控制中的應(yīng)用[3]。如，在某科技公司中，研發(fā)了新型電梯通信系統(tǒng)，并將其稱之為“云梯”，能夠?qū)LC 技術(shù)應(yīng)用其中，“云梯”架構(gòu)中包括數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、云平臺、業(yè)務(wù)處理等多個層級。

首先，在數(shù)據(jù)采集層，位于電梯轎頂、電梯機(jī)房等部位，將智能安全終端、后備電源、PLC 局端作為數(shù)據(jù)采集層的主要安裝部位，結(jié)合電梯的運行情況順利完成實時監(jiān)控任務(wù)。其次，在網(wǎng)絡(luò)傳輸層中，需要依靠運營商網(wǎng)絡(luò)，借助PLC 電力載波傳輸系統(tǒng)，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)[4]。再次，云平臺能夠結(jié)合與電梯相關(guān)的所有設(shè)備數(shù)據(jù)，完成存儲、分析、處理等工作任務(wù)。在WEB、APP 以及其他應(yīng)用系統(tǒng)中，借助云平臺提供后臺服務(wù)。最后，在業(yè)務(wù)處理層中，需要在WEB 服務(wù)器的運行基礎(chǔ)上，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，提供多種服務(wù)功能，如用戶管理、系統(tǒng)管理、設(shè)備信息查詢等，以滿足多個單位的需求。此外，還需要對所有服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，保證服務(wù)的穩(wěn)定性和安全性。比如：電梯管理、電梯維保、管理故障、應(yīng)急處理、實時視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯總、分析處理等[5]。

2.3 網(wǎng)絡(luò)控制

將PLC 的自動控制系統(tǒng)與計算機(jī)共同使用，并根據(jù)實際的電力裝置的運行狀況，仿真實驗結(jié)束后，能有效地減輕操作人員的工作量，從而提高了系統(tǒng)的運行效率。PLC 技術(shù)具備自診斷功能，通過對電氣設(shè)備故障的分析、檢測，并給出解決方案，可以有效提高系統(tǒng)的運行效率。

在電氣工程自動化控制系統(tǒng)中，將PLC 技術(shù)作為基本支持，使系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)。該系統(tǒng)工作效率高，能有效地減少目標(biāo)定位所需的時間。利用電力裝備的無序速度變化，建立了一種有效的監(jiān)控模式，構(gòu)建了一種復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。在運用可編程邏輯控制器的過程中，可以從兩個角度來進(jìn)行運算、學(xué)習(xí)。并利用PLC 技術(shù)，結(jié)合各種電氣參數(shù)，完成控制、計算等工作。

在電氣設(shè)備中，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)以及實際所運用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，操作方式比較復(fù)雜。因此，操作電氣設(shè)備運行的相關(guān)人員必須具備一定的能力和水平，才能滿足電氣設(shè)備運行操作需求。為此，企業(yè)需要采取積極、有效的培訓(xùn)措施來提高操作人員的能力和水平，比如加強(qiáng)專業(yè)知識學(xué)習(xí)，使工作人員能夠熟練掌握專業(yè)技術(shù)，并在實際操作過程中及時發(fā)現(xiàn)和處理故障，進(jìn)一步加強(qiáng)對電氣設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的控制。

2.4 智能化控制

在研究PLC 技術(shù)的過程中，隨著企業(yè)各研究項目的逐漸深入，能夠延伸至智能化電氣控制這一領(lǐng)域。例如，自2018 年起，某公司開發(fā)的通信模塊主要是以PLC-IoT 通信模塊為主，具有良好的抗干擾性，在電力線路的載波過程中，保證了通信的可靠性。在物理層，通信速率可以達(dá)到4Mbit/s。將PLC-IoT 通信模塊的通信速率與業(yè)界平均速率進(jìn)行對比，PLC-IoT通信模塊的物理層通信速率高出普通業(yè)界平均速率的200 多倍，能夠使用豐富的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并滿足長距離電力線傳輸作業(yè)需求?；趥鹘y(tǒng)窄帶PLC 技術(shù)的電力線通信方式，能夠借助自主研發(fā)的PLC-IoT 通信模塊。PLC-IoT 通信模塊具有即插即用的效果，與不同行業(yè)場景之間的適配性較強(qiáng)。

PLC 技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，在市場中的應(yīng)用具有廣泛性，在多數(shù)自動控制工業(yè)中，均能夠利用PLC 技術(shù)完成生產(chǎn)工作。大眾對于生活產(chǎn)品和基本用品的使用，從自動化程度和科技含量等2 個方面提出了更高的要求，使可編程控制器技術(shù)有了更大的發(fā)展空間，并在其界面特性的基礎(chǔ)上，取得了良好的應(yīng)用效果。為了有效地改善電力設(shè)備適應(yīng)性，在PLC 控制系統(tǒng)中通過增加大量邏輯運算，以達(dá)到智能控制的目的。目前，隨著PLC 應(yīng)用空間的逐步擴(kuò)大，能夠朝著模塊化的方向發(fā)展，且組件化程度不斷加深。為了更好地滿足電力市場的需要，企業(yè)應(yīng)該采取相應(yīng)的改進(jìn)策略，以促進(jìn)可編程控制器技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。在自動控制系統(tǒng)中，通過增加邏輯運算，有效提高電力設(shè)備自動化程度[6]。

2.5 閉環(huán)控制

在大規(guī)模的集成電路技術(shù)中，能夠突出PLC 技術(shù)的重要作用價值，并將其與傳統(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)作了比較。可以看出，在使用可編程控制器的情況下，可以減少觸點位置的設(shè)置。在電力設(shè)備的使用中，能夠有效減少故障發(fā)生，提高電力設(shè)備的抗干擾性，使設(shè)備處于可靠、穩(wěn)定的運行狀態(tài)。在使用PLC 技術(shù)時，將其與其他類型的自動化控制技術(shù)進(jìn)行對比，可以看出前者的運用更為可靠，為自動化控制環(huán)節(jié)提供了重要參考。在使用PLC 技術(shù)時，整體運行速度相對較快，有著較高的智能化水平。由此可以看出，在電氣工程項目中，PLC 技術(shù)的應(yīng)用范圍持續(xù)加大，能夠滿足自動化控制要求[7]。

在正常環(huán)境中，在電力設(shè)備自動控制階段，往往要從流量、溫度、速度、壓力等方面著手，并根據(jù)這些參數(shù)的具體變化，全方位進(jìn)行監(jiān)測和控制。在運用PLC 技術(shù)時，需要初步處理電氣設(shè)備的早期閉環(huán)控制形式，但最終操作結(jié)果并不能達(dá)到預(yù)定的目的。但是，隨著PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展，通過持續(xù)更新和改進(jìn)，使該類技術(shù)應(yīng)用逐漸趨于成熟，當(dāng)再次將該項技術(shù)運用于閉環(huán)控制方面時，能夠獲得良好的作用效果[8]。在每一個PLC 模塊當(dāng)中，均能夠配備與之對應(yīng)的PID 指令，通過相關(guān)程序的運行加強(qiáng)PID 控制。PID 控制系統(tǒng)的設(shè)計一般都是交給PLC 的專業(yè)制造商來完成，在PLC 技術(shù)的支撐下，需要派遣專業(yè)的操作人員的負(fù)責(zé)PID 控制系統(tǒng)的運行[9]。

結(jié)合電氣設(shè)備調(diào)速器油泵的啟動方式，通常由以下兩種形式。即：自啟動、機(jī)旁屏啟動等。每個控制器都可以單獨工作，并且需要與調(diào)速油泵的工作時間相結(jié)合，以便自動完成工作任務(wù)。經(jīng)過系統(tǒng)的分析，可以將該油泵作為下一次啟動裝置的主油泵，剩余的油泵被設(shè)計成后備泵。根據(jù)調(diào)速油罐的壓力值，電氣設(shè)備的主門將會自動開啟。如果壓強(qiáng)沒有出現(xiàn)明顯的升高，則可以啟動后備油泵。在PLC 的操作中，如果輸出了一個啟動油泵的命令，可以按照系統(tǒng)的優(yōu)先等級來選擇最適合的繼電器。通常，第一個繼電器將優(yōu)先啟動[10]。油泵的控制分為兩種，即常規(guī)、自動。在控制階段，可以保證整個自動控制系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。當(dāng)主要控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，常規(guī)電路仍能正常運行。可見，當(dāng)PLC 發(fā)生故障時，調(diào)速油仍能連續(xù)供應(yīng)，所以能夠保證電力設(shè)備正常工作[11]。

2.6 PLC 技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用實例

在大多數(shù)建筑工程項目中，隨著空調(diào)、通風(fēng)等用電控制作業(yè)的開展，均需要采用PLC 裝置，將其作為整體控制階段的核心。通過分析建筑物空調(diào)系統(tǒng)的控制模式，主要是針對系統(tǒng)內(nèi)部溫度加強(qiáng)監(jiān)測。與此同時，結(jié)合實際所測得的溫度，將其與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行對比，能夠判斷啟動空調(diào)系統(tǒng)的必要性[12]。

在此期間，在空調(diào)機(jī)系統(tǒng)沒有打開的情況下，必須始終保證空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)性能。采用PLC 技術(shù)，基于模糊綜合控制算法，實現(xiàn)對溫度的有效控制。同時，利用PLC 技術(shù)，并配合溫度傳感器等設(shè)備共同使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度的全面測量。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的判定令數(shù)值與實際設(shè)定的數(shù)值相符合時，系統(tǒng)會自動關(guān)機(jī)。當(dāng)以上兩個指標(biāo)不符合時，系統(tǒng)會自動啟動。通過實測溫差資料，制定出相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施，從而得到相應(yīng)的溫度信息[13]。

3 電氣工程自動化控制中PLC 技術(shù)的應(yīng)用趨勢

在電力工程的自動控制方面，應(yīng)充分利用PLC 技術(shù)，切實做好PLC 的調(diào)試工作，以保證本技術(shù)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用效果與實際情況相結(jié)合，進(jìn)而得出一套完整的評價結(jié)論。在系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)問題時，要及時記錄，并在請求備份后對軟件進(jìn)行修正。采用先進(jìn)的設(shè)計思想和操作技術(shù)，從根源上增強(qiáng)PLC 的抗干擾能力。同時，引進(jìn)更為先進(jìn)的供電設(shè)備，規(guī)避周圍環(huán)境出現(xiàn)不穩(wěn)定因素，保證電網(wǎng)的運行質(zhì)量和效率達(dá)標(biāo)[14]。

3.1 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化

隨著社會的不斷發(fā)展，在電力工程自動化控制工作的實施階段，逐漸進(jìn)入了一個嶄新的智能管理時代，這將進(jìn)一步促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加速數(shù)字網(wǎng)絡(luò)社會的整體發(fā)展進(jìn)程[15]。在電氣工程自動化控制中，對于PLC 技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，同樣能夠為數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來促進(jìn)作用。根據(jù)當(dāng)今社會發(fā)展的現(xiàn)實需要，采用PLC 技術(shù)時需要與網(wǎng)絡(luò)數(shù)字、數(shù)字編程等管理技術(shù)相結(jié)合，使PLC 技術(shù)更好地發(fā)揮其應(yīng)用的優(yōu)越性，使其在自動控制工作中的應(yīng)用得到持續(xù)發(fā)展[16]。

3.2 提高抗干擾性能

隨著社會和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)LC 技術(shù)的應(yīng)用報以極大的期待，以期適應(yīng)新時代發(fā)展的需要。為了適應(yīng)電力工程的實際生產(chǎn)需要，在企業(yè)內(nèi)部安裝了一套絕緣變壓設(shè)備，應(yīng)具備較高的抗干擾能力。將該類設(shè)備與無線電波信號過濾設(shè)備有效結(jié)合，能夠保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定工作狀態(tài)。在電力工程自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，PLC 技術(shù)的運用優(yōu)勢和實際的工作效率，已逐步成為企業(yè)在社會發(fā)展中的核心競爭力[17]。在運用PLC 技術(shù)時，其抗干擾性強(qiáng)，如果能夠充分利用PLC 技術(shù)，企業(yè)則能在市場經(jīng)濟(jì)條件下獲得較好的核心能力，與市場上的企業(yè)之間建立密切的聯(lián)系，便于企業(yè)更為持續(xù)的發(fā)展。

4 結(jié)語

通過分析PLC 技術(shù)在電氣工程自動化控制中的相關(guān)應(yīng)用，說明該項技術(shù)具有一定的功能優(yōu)勢，可以滿足電力工程自動化控制中的運行需求。在探索PLC技術(shù)相關(guān)結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則時，分析當(dāng)前PLC技術(shù)的相關(guān)作用體現(xiàn)，在電氣工程自動化控制作業(yè)當(dāng)中，能夠借助PLC 技術(shù)解決生產(chǎn)問題，可以達(dá)到減少能耗的目的。通過合理規(guī)避生產(chǎn)過程中的故障問題，通過注重對PLC 技術(shù)研究成果的運用，對促進(jìn)電氣工程自動化控制轉(zhuǎn)型具有關(guān)鍵作用。