PLC技術在電氣工程及其自動化控制中的應用分析

賀朝東

（湖北理工學院電氣與電子信息工程學院，湖北黃石，435003）

0 引言

隨著科學技術的不斷發展，與電氣工程的聯系日益緊密，PLC技術由此產生并在電氣工程中得到廣泛應用，使企業生產質量得到大幅度提升，在市場競爭中更具優勢。

1 PLC技術簡介

1.1 工作原理

從PLC技術工作原理來看，其內容存儲器在實際運作中發揮著至關重要的作用，如圖1所示，它就是PLC存儲器的一種，具有強大的存儲功能。同時，它還具有一定的人性化特征，主要是因為它能夠滿足用戶的實際需求，只要用戶發出指令，該存儲器就能夠嚴格按照其指定進行邏輯計算，不僅為相關工作人員減輕了工作量，而且還大大提升了計算的準確性。另外，PLC還具有掃描功能，在這一功能運行中可以將最終的數據結果完整的傳輸到相關的執行機構中。除此之外，PLC還具有良好的控制性能，如果電氣系統所應用的是這一功能，則可以節省很多操作流程，只需要與其相關軟件進行正確的連接，就可以促使電氣系統有效運行，大大提升了運行的效率。

1.2 設計原則

為了在整體上提升PLC系統設計的科學性，就必須遵守相關的原則，這樣既能提升設計的效率，又能減少差錯出現，對良好設計效果的實現具有重要意義。首先，在實際設計中，必須要堅持安全第一的原則，同時還要保證系統具有可靠性，確保其正常運行。其次，還在確保系統性能良好基礎上，堅持最低成本原則，以便提升生產制造企業的經濟效益。

1.3 核心技術

PLC技術有很多種，在電氣工程中都發揮著重要作用，但其最核心的技術就是控制技術。隨著科學技術的不斷發展，其控制技術也不斷成熟和完善，現階段，已經實現了自動化控制。其控制系統主要由四個部分組成，分別是中央處理器、存儲介質、電源、輸入輸出口。這四部分是缺一不可的，對其控制系統產生著直接影響。而且PLC的控制系統具有獨特的優勢，用戶可以根據自身的實際需求，對其系統進行調整，在必要的情況下，還可以添加合適的外部設備，對其良好控制性能的發揮具有一定促進作用。其中，電源在整個系統中主要是負責PLC控制系統的開關和關閉，而且輸入輸出接口是與外界聯系的橋梁，也就是與外部設備進行連接，進行相關數據與信息的傳遞，而且中央處理器，主要是接受和分析用戶的數據與指令。存儲介質為用戶提供極大便利性，可以使其在第一時間找到有關數據，如圖2所示。

圖2 西門子PLC中央處理器

2 PLC技術在電氣工程及其自動化控制中的應用

2.1 在控制順序方面

對于當前的PLC技術來說，在實際的應用過程中，主要是在生產與生活中發揮出順序控制器的作用，以滿足當前的需求。例如，PLC技術被廣泛的應用在火力發電廠中，通過其技術優勢合理對火力發電廠的爐渣、飛灰等進行清理，促使火電廠穩定運行。在順序器的實際控制過程中，受多方面因素影響，當自動化控制系統在運行時遇到外力的阻攔，將直接導致當前的生產效率降低，影響其整體的運行水平。以當前的PLC技術為例，在進行順序控制時，其涉及的內容較多，范圍較廣，主要包括當前的現場傳感、遠程控制以及主戰層三方面，通過合理科學的設計，促使各部分進行有效的優化，通過設計排列組合的方式，保證其具有規范性，從根本上發揮出PLC功能與作用，實現順序控制[1]。例如，PLC技術在電氣工程自動化領域中的控制應用，如圖3所示。

圖3 PLC技術在電氣工程自動化中的控制應用

2.2 在開關量方面

在實際的技術應用過程中，當前的PLC技術還廣泛的應用在當前的電氣工程及其自動化控制中，發揮出有效的控制作用。實際上，在進行控制時，其自身是以可編程存儲器的形式進行應用，并利用自身的作用積極參與到當前得的虛擬繼電器運行過程中，以滿足當前的需求。相對來說，PLC技術在對當前的繼電器進行通斷控制過程中，受其自身的性質影響，需要較長的時間進行反應，由此，意味著在實際的控制時短路保護期間的繼電器未能得到合理的保護，控制效果不明顯。通過上述分析可知，PLC在實際的應用過程中也存在著一定的缺點，進而影響其技術功能的發揮，因此，應結合實際情況，積極進行合理的技術創新，例如，當前應用較為常見的方式是利用自動切換系統自身的優勢與當前的PLC技術進行有效的結合，從根本上優化其存在的不足之處，滿足當前系統運轉的需求。與此同時，靈活利用該方式進行優化，還可以改善當前的系統反應較慢的情況，優化系統的整體效果，從根本上促使其運行效率得到提升，實現PLC技術在開關量控制方面的應用。例如，PLC技術控制電氣元器件，如圖4所示。

2.3 在立體倉庫方面

近幾年隨著社會和科學技術的發展，人們的生活和工作中經常利用網絡購買產品，我國物流產業逐漸處于高速發展的階段，發展過程中，PLC技術起著不可缺少的作用，其中物流企業中立體倉庫的建設發揮著重要功效，經過我國相關部門長期調查發現，目前最常見的立體倉庫為升降橫移式、垂直提升式和圓形水平循環式幾種形式，PLC技術中對立體倉庫中的堆垛機、對貨架和出入庫輸送設備等進行控制，保證物品的有效存儲，立體式倉庫穩定運行。以某物流企業為例，具體工作中，立體式倉庫使用閉環式的形式對其進行控制，通過對數據的編寫，建立完善參數數據，接受旋轉編碼器信號反饋，將重要數據信號直接發送到可編程邏輯控制器中，然后由計算機和控制器等對立體倉庫進行設備的閉環控制。PLC技術在立體倉庫的運用，不但提升了倉庫貨物輸入和輸出的效率，還減少了工作中失誤的情況，減少人力的運用，為物流企業人力資源管理工作提供便捷條件，同時提升管理工作效率。

圖4 PLC技術控制電氣元器件

2.4 在機床電氣方面

機床加工技術是一門復雜的技術，包含多種領域的工作，其中有電力工程、機械工程和液壓工程等不同體系的電氣設備，工作過程中，一旦一個環節出現故障，會造成整個機床工作效率下降，產品質量受到影響，嚴重者機床將不能工作。某企業運用了PLC技術，不但代替了傳統工作中，接觸器為主的設備控制形式，還提升了機床加工工作效率和生產產品的質量，減少了設備發生故障的幾率。其中可編程邏輯控制器的運用，可以實現全面監督設備運行情況的目標，另外對設備的實時監督、控制和報警等職能自動化工作的開展奠定結實的基礎，對機床電氣工作設備運行中，提升工作效率有巨大的意義。除此之外，PLC技術中可編程邏輯控制器工作中對外界干擾抵抗性較強，可以長時間的使用，并且操作方便，和其他的控制技術相比，能源消耗較低，機床生產和加工過程中，可以減少電力資源的浪費，提升工作效率[2]。

3 提高PLC技術應用效果的有效措施

由于PLC技術的應用為電氣領域做出了重大貢獻，在未來的發展中應采取措施使該技術的應用效果得到進一步提升，具體措施為：

一是立足于電氣工程的實際需求，鼓勵全球權威專家加大PLC技術的實踐案例研究，為該項技術的深度研發提供理論基礎；二是提高PLC控制設計人員的綜合素養，加強培訓力度，使其更加嫻熟靈活的掌握PLC技術；三是構建有效的溝通機制，使PLC系統設計單位與使用單位之間能夠根據系統問題進行交流和溝通，使系統弊端與漏洞得到有效的彌補與完善；四是研制抗干擾設備，由于PLC系統在使用中對運行環境的要求較為嚴格，例如在電波干擾較大的環境下，將對系統的正確運行產生嚴重不良影響。對此，設計人員應有針對性的研制出抗干擾設備，使PLC控制系統的抗電波干擾能力得到顯著提升，系統的自身效能得到充分發揮[3]。