PLC 技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用

王 冬

（黑龍江省機(jī)場管理集團(tuán)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引 言

伴隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC技術(shù)是計算機(jī)與控制技術(shù)進(jìn)一步融合的結(jié)果。相比于它的前身——繼電器控制而言，PLC技術(shù)更加自動化、實(shí)用化以及科技化，應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)展。但這一過程也存在著一些現(xiàn)實(shí)問題，急需PLC技術(shù)不斷提升自身質(zhì)量，進(jìn)一步完善其在各場景中的應(yīng)用效果，以全面提升PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用。

1 PCL技術(shù)概念闡述

PLC技術(shù)是以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立起的一種儲存量較大且相對獨(dú)立的存儲區(qū)域，應(yīng)用范圍主要限制在電氣工程自動化控制中，自20世紀(jì)60年代產(chǎn)生并在美國投入應(yīng)用后，迅速在世界范圍內(nèi)得到廣泛且有效的推廣。借助于PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)操作人員發(fā)出的命令和指令，從而更加高效地完成對電氣工程自動化的控制。它將程序預(yù)先存儲，根據(jù)命令進(jìn)行串行工作，除輸入、輸出兩端外，PLC內(nèi)部的線路都采用軟件進(jìn)行連接，一旦指令發(fā)生變化，只需要改變存儲的程序便可實(shí)現(xiàn)，具有高度的靈活性。

電氣工程自動化在自動化技術(shù)領(lǐng)域日益占據(jù)著極其重要的一部分。它將計算機(jī)、信息處理和自動化等技術(shù)融為一體，其中計算機(jī)技術(shù)在我國現(xiàn)階段的電氣工程自動化領(lǐng)域中占據(jù)主要的一環(huán)。在這一背景下，充分發(fā)揮PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用效能，可以進(jìn)一步提升自動化控制過程中的正確率，從而全面提升企業(yè)的生產(chǎn)效率和效能。

2 PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀分析

在順序控制中，借助PLC技術(shù)對“開關(guān)量”進(jìn)行調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)順序控制。整個過程中，還能進(jìn)一步優(yōu)化控制系統(tǒng)的設(shè)備功能。另外，可以合理劃分控制系統(tǒng)的各個模塊。PLC技術(shù)對各個模塊進(jìn)行一對一的單獨(dú)處理，借助細(xì)分化手段提升電氣工程自動化控制的整體質(zhì)量[1]。

在閉環(huán)控制中，主要借助轉(zhuǎn)速測量、電子調(diào)節(jié)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)PLC技術(shù)對全流程的有效控制。以動力泵為例，可以綜合PLC技術(shù)所獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程，并與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對，從而配備最佳的主用泵和備用泵，以此提升閉環(huán)系統(tǒng)過程中的運(yùn)行效能。

在運(yùn)動控制中，適時應(yīng)用PLC技術(shù)，在運(yùn)動系統(tǒng)中建立不同的運(yùn)動系統(tǒng)，以分散和集中為主。PLC技術(shù)比對不同的系統(tǒng)，采取不同的控制模式，也能進(jìn)一步提升運(yùn)動系統(tǒng)的運(yùn)行水平。

在開關(guān)控制中，傳統(tǒng)的控制模式也有涉及，但是實(shí)現(xiàn)效果非常不理想，運(yùn)行過程中極易受到干擾而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PLC技術(shù)進(jìn)一步完善了對開關(guān)的控制，進(jìn)一步降低了故障率，從而提升了在開關(guān)控制中的性能。

在數(shù)控系統(tǒng)中，設(shè)置點(diǎn)的準(zhǔn)確性對整個系統(tǒng)的影響非常大。傳統(tǒng)技術(shù)因?yàn)閷υO(shè)置點(diǎn)設(shè)置存在失誤率，最終會導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障。PLC技術(shù)較好地更正了這一弊端，一方面可以提升設(shè)置點(diǎn)的準(zhǔn)確率，另一方面可以簡化系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 相關(guān)案例分析

在樓宇空調(diào)和通風(fēng)用電控制中，多采取PLC控制器作為控制的核心。空調(diào)系統(tǒng)的控制主要是進(jìn)行溫度監(jiān)測，比較實(shí)際室溫與預(yù)設(shè)溫度，以確定是否需要啟動空調(diào)系統(tǒng)。此外，在非啟動時間，需要保持空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)功能，通過基于PLC的模糊-PID復(fù)合控制算法進(jìn)行溫差的有效控制。復(fù)合控制原理圖及溫差控制流程圖見圖1和圖2。

圖1 復(fù)合控制原理圖

PLC可以通過溫度傳感器進(jìn)行相關(guān)溫度信息的數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)判定值與實(shí)際預(yù)設(shè)數(shù)值相符合時，空調(diào)處于不工作狀態(tài)；當(dāng)實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)值不相符時，空調(diào)系統(tǒng)啟動，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。PLC在空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)中的具體應(yīng)用見圖3。

圖2 溫差控制流程圖

圖3 PLC在空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)中的應(yīng)用

3 PLC技術(shù)在電氣工程自動化應(yīng)用中存在的問題及應(yīng)用策略

3.1 PLC技術(shù)研發(fā)需要各級層面共同加強(qiáng)

PLC所有的問題終將歸結(jié)到技術(shù)層面，而技術(shù)研發(fā)是其基礎(chǔ)也是重中之重。在電氣工程自動化控制中，加強(qiáng)對PLC技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，是一個恒久不變的關(guān)注點(diǎn)。建議根據(jù)我國現(xiàn)有PLC技術(shù)發(fā)展水平及現(xiàn)狀，對電氣工程自動化控制中的現(xiàn)實(shí)需求進(jìn)行針對性研究，積極探索現(xiàn)有的對PLC技術(shù)進(jìn)行大膽論證和假設(shè)的實(shí)踐案例，為PLC技術(shù)提供新的理論思路，以解決現(xiàn)在面臨的一些困局和問題，進(jìn)一步優(yōu)化PLC技術(shù)的應(yīng)用[2]。同時，可以積極借鑒國外尤其是發(fā)達(dá)國家對PLC技術(shù)的研究成果，積極開展合作交流，研討新思想、新理念和新成就，不斷促進(jìn)PLC技術(shù)的理論創(chuàng)新和實(shí)踐創(chuàng)新。

3.2 加大PLC技術(shù)人才培培訓(xùn)力度

隨著PLC技術(shù)的日益完善和進(jìn)步，它對相關(guān)技術(shù)人員的能力和水平提出了更高要求。目前，我國PLC技術(shù)人才儲備尚不夠健全，難以應(yīng)對現(xiàn)實(shí)問題及挑戰(zhàn)。為此，建議無論從國家層面還是企業(yè)發(fā)展層面，都應(yīng)該將對人才和技術(shù)人員的培養(yǎng)放在重要位置。可以定期組織一些相關(guān)專題的業(yè)務(wù)及技術(shù)培訓(xùn)，從理論和實(shí)踐等層次、角度來全面提升從業(yè)人員的理論素養(yǎng)和業(yè)務(wù)技能；可以充分利用職業(yè)技術(shù)學(xué)校的平臺，開展一些在職課程、網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)班等，為高技能專業(yè)的PLC技術(shù)人員提供教育支撐；在企業(yè)內(nèi)部，可以設(shè)立PLC技術(shù)研究基地，為PLC人才的培養(yǎng)和技術(shù)研發(fā)提供專門的場地和經(jīng)費(fèi)，全面保障PLC技術(shù)的發(fā)展土壤。

3.3 完善PLC技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

目前面臨的現(xiàn)實(shí)問題是，在我國各個領(lǐng)域、行業(yè)和企業(yè)中，對于PLC技術(shù)尚未達(dá)成一致共識。比如，在這一技術(shù)具體的操作流程、應(yīng)用范圍等方面的認(rèn)知沒有達(dá)到完全一致，導(dǎo)致一些操作和規(guī)程還不盡規(guī)范。建議進(jìn)一步加強(qiáng)對PLC技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性強(qiáng)化，建立行業(yè)規(guī)范，明確具體的步驟、技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量的監(jiān)測等方面的可量化數(shù)據(jù)，以確保PLC技術(shù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化[3]。

4 PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中的前景展望

PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用前景值得期待。根據(jù)筆者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和搜集到的相關(guān)材料，對其發(fā)展前景進(jìn)行如下展望。

4.1 數(shù)字化水平進(jìn)一步提升

數(shù)字化是當(dāng)今社會發(fā)展的主流趨勢之一，在社會各環(huán)節(jié)中的應(yīng)用越來越廣泛。可以說，數(shù)字化技術(shù)是信息時代不可逾越的步驟和流程。在這一大的背景和客觀趨勢下，PLC技術(shù)毋庸置疑需要不斷提升數(shù)字化水平，進(jìn)一步提升這一技術(shù)的操控性能。比如，PLC技術(shù)對系統(tǒng)的容量要求越來越大，從64 MB到128 MB，是時代的趨勢，更是時代的要求。再如，為進(jìn)一步適應(yīng)電氣工程自動化控制中對PLC技術(shù)提出的要求，智能模塊將更加豐富，借助于智能模塊可以大大減少占用主處理器的時間，進(jìn)一步提升系統(tǒng)運(yùn)行效率。

4.2 抗干擾性能進(jìn)一步增強(qiáng)

PLC技術(shù)在應(yīng)用過程中不可避免地存在著干擾強(qiáng)行進(jìn)入問題，目前多采用濾波電路或隔離變壓器等設(shè)備來減少干擾。隨著市場競爭和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于PLC技術(shù)的抗干擾性能提出了越來越高的要求。將來PLC技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域?qū)⒅仃P(guān)注抗干擾性研究，以確保電氣工程對PLC技術(shù)的高要求和高標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 向高性能小型化方向發(fā)展

將來PLC技術(shù)的功能越來越豐富，體積則越來越小。PLC技術(shù)將具有越來越強(qiáng)的模擬量處理能力和其他過去只有在計算機(jī)上才能具有的高級處理能力，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、溫度控制和精確定位等。比如，三菱的FX-1S系列PLC，最小的機(jī)種，體積僅為60 mm×90 mm×75 mm，相當(dāng)于一個繼電器，卻具有高速計數(shù)、斜坡、交替輸出及16位四則運(yùn)算等能力，還具有可調(diào)電位器時間設(shè)定功能。

5 結(jié) 論

綜上所述，PLC技術(shù)的誕生，有效解決了傳統(tǒng)技術(shù)在電氣工程自動化控制中的諸多弊端，更加安全、穩(wěn)定以及可控，從而使得電氣工程自動化控制過程更加合理、簡潔和高效。同時，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和信息化水平的不斷提升，對PLC技術(shù)提出了更高要求，需要國家、企業(yè)等多方面共同努力，為更加數(shù)字化、抗干擾性能更強(qiáng)的PLC技術(shù)前景貢獻(xiàn)力量。