PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用

宋士文 宋健彰

摘要 電氣工程的自動化控制技術是我國提高經濟發展質量、提升工業實力的重要基礎技術，PLC技術是自動化控制領域的核心技術之一，在順序控制、開關控制等方面發揮著重要的作用，具有可靠、安全、穩定的優勢，在電氣工程的自動化控制領域有著深入且廣泛的應用。本文圍繞PLC技術與其在電氣工程自動化控制中的應用，對其發展歷程、核心控制技術、設計原則做了相應分析，并具體論述了PLC技術在順序控制與開關量控制方面的應用。

關鍵詞 PLC技術;電氣工程;自動化控制

引言

隨著工業生產水平與科學技術的不斷發展，工業生產的控制系統逐步向計算機化、自動化方向轉變。其中PLC技術是控制系統中的一項關鍵技術，可以實現控制閉環、控制開關質量和控制順序的功能，對提升自動化控制水平，提高生產效率具有重要的意義，是自動化控制與生產的創新性技術之一。在自動化控制技術的不斷更新優化的大背景下，PLC技術也不斷得到完善，在未來會對智能系統的發展做出更大的貢獻。

1

PLC技術的發展歷程

PLC技術全稱為可編程邏輯控制器，開發者可以根據用戶具體的需求對其進行編程，使其可以完成相應的邏輯控制任務，如數學運算、控制順序、邏輯運算等工作。現階段在工業中常用的控制技術主要包括本文中論述的PLC控制技術、繼電器控制技術以及單片機控制技術，繼電器控制技術的實現特點為通過硬接線的邏輯設計，由繼電器來實現相關動作。單片機控制技術是通過單片機來實現相關動作，因為配置上一般都比較簡單，所以實現的動作也有很大的約束。對比以上兩者，PLC控制技術的實現原理是將與控制相關的邏輯保存在PLC中的內部儲存器中，繼而通過半導體電路進行控制。這樣的結構使其可以完成更加復雜的動作，同時具有安全穩定的特點，非常適合應用在對魯棒性要求很高的自動化工業制造中。

PLC技術由美國通用汽車公司于上世紀六十年代研發并投入生產，初期的PLC技術只能滿足邏輯控制等簡單的任務，這之后的發展中研究人員逐漸嘗試加入了更多的控制功能，比如中斷計數、高數技術、函數運算等高階動作，同時隨著應用的普及，其外觀形態、造價成本等方面都發生了很多變化。PLC技術在工業應用中展現的強大生產力使其迅速被日本、德國等工業化制造強國所引入，隨著我國向工業強國的目標不斷邁進，PLC技術愈加受到我國相關研究學者的重視，雖然PLC技術引入我國較晚，同時研究成果與技術水平距離發達國家仍有一定差距，但相信在未來，我國的PLC技術的研究與應用會取得更加深入的進展。

2 PLC控制系統

2.1核心控制技術

完整的PLC控制系統共包括系統電源、系統接口、存儲介質以及核心的中央處理器。同時開發者可以根據具體的需求添加額外的輔助設備。具體的PLC控制系統的部件功能為：系統電源為控制系統的器件提供電能，系統接口為控制系統與外部連接設備的輸入輸出連接處，儲存介質為控制邏輯等數據信息提供儲存功能，中央處理器的功能為數據信息進行分析處理，同時接收用戶的指令與數據。

從軟硬件角度講，PLC控制系統又可以分為軟件和硬件兩部分，軟件提供操作控制，硬件提供技術介質。PLC控制體系的工作流程與計算機有一些相似之處，首先由中央處理器自動地對數據或指令進行診斷分析，之后系統對網絡信息進行處理，隨后掃描分析用戶的程序并通過系統接口對相關儀器進行控制，如果流程中某些部分出現錯誤，則回滾至中央處理器的診斷步驟重新開始。

2.2設計原則

PLC控制系統在設計流程中需要滿足以下幾點設計原則，首先，系統的設計需要滿足系統用戶的基本需求，滿足其控制元器件與儀器的基本需求，保障系統的安全、可靠、穩定。其次要在滿足以上要求的基本上，盡量控制系統的造價，減少生產成本并提高自動化生產效率。PLC控制系統還需要滿足一定的擴展性，使其可以在后續的功能更新中可以進行重開發與升級，滿足工業生產的需求。最后，PLC系統要保證其生產產品的質量品質與產品安全。

3 PLC在自動化控制的應用

在PLC技術發展伊始，其技術特點對電氣工程的自動化控制來說并不存在很大的價值，電氣工程的自動化控制需求也沒有今日這般豐富且復雜。隨著電氣工程自動化控制技術以及PLC技術的不斷成熟，二者不斷嘗試進行結合并取得了不錯的效果，PLC技術不斷提高電氣工程的自動化控制水平，為其數字化發展做出了重要貢獻。下面分別就控制順序與控制開關量兩個方面對其進行論述。

3.1控制順序的應用

將PLC作為順序控制器，控制順序的應用占PLC的工業級應用的絕大多數，也是如今PLC技術應用于生產生活的最廣泛最普遍的應用。比如在火力發電廠的應用場景中，其爐渣與飛灰的自動清理就是利用PLC作為流程順序控制器實現的，因此PLC相關元器件的性能直接影響著整個自動化系統的性能與效率。為保證PLC技術在控制順序方面發揮出最佳性能，需要在設計階段就對其進行合理的設計與科學的布局，通常來講對自動化控制系統的設計主要圍繞以下三部分進行重點分析：主站層部分、現場傳感部分以及遠程控制部分。

3.2控制開關量的應用

PLC應用在電氣工程的過程中，常常將其作為可編程儲存器而應用于虛擬繼電器的工作流程中，通常來講，繼電器在控制系統的通斷時往往需要較長時間的反應，這也就意味著在系統的短路保護期間，PLC很難對系統通斷進行有效地控制。在長時間的應用過程中PLC技術的這一不足收到研究人員的重視，也提出了相應的措施對該不足進行優化與改善，比如可以通過自動切換系統的方法，在一定程度上改變繼電器反應時間長的缺點，進而提升整個系統的工作效率。

3.3 PLC技術的發展趨勢

隨著數字化技術在工業上的深入普及，PLC技術充分發揮可數字編程的優勢，朝向網絡數字化的方向邁進，PLC技術會擁有更加穩定更加先進的控制能力。

PLC技術也朝著加強抗干擾能力的方向不斷發展，比如現階段可以在系統中加入隔離變化器，實現屏蔽干擾的功能，或者在電源上引入LC濾波電路。隨著工業控制領域不斷發展，工業系統會變得更復雜更精細，對PLC技術的抗干擾能力提出了更高的要求。

結束語

PLC技術是工業生產中實現邏輯控制、開關控制的重要技術，PLC技術擁有著安全穩定等優點，隨著新一代信息技術的革新，尤其是5G技術的應用普及，以數字化編程為核心優勢的PLC技術會迎來新一輪的發展契機。

參考文獻：

[1]任軍.智能化技術在電氣工程自動化控制中的具體應用探析[J].電子技術與軟件工程，2014（15）：228.

[2]宋縣委.有關智能化技術在電氣工程自動化控制中應用的研究[J]科技致富向導，2013（20）：151+236.