電氣工程自動化控制中PLC技術應用研究

張仕睿

（中建七局第一建筑有限公司，北京 102600）

1 PLC技術概述

1.1 PLC技術內涵

PLC 技術是可編程邏輯控制器的簡稱，指的是利用可編程控制器設計各種具有不同功能的自動化控制系統，通過控制、管理相關設備，完成相應的工業生產任務。PLC 是一種先進的自動控制裝置，這項技術融合了多項現代技術，如計算機技術、自動化技術等，在工業生產自動控制方面具有很大的優勢。其主要目的是借助于數字運算系統，執行各種指令，實現邏輯運算、定時等活動，并通過模擬量于數字量的輸入、輸出，對工業生產過程進行控制。PLC 技術綜合了繼電控制、計算機技術兩方面的特點，具有多種功能，在電氣工程自動化控制中發揮著重要作用。

1.2 PLC技術原理

1.2.1 輸入采樣

輸入采樣是PLC 系統在工作初始階段，通過掃描相關數據信息，并將這些數據信息進行分類，存儲至相應的I/O 映像區單元模塊中，輸入采樣獲取的數據信息在存儲入單元模塊中后是不會發生變化的。如果需要掃描、存儲的是脈沖信號，需要對其進行持續掃描，并收集、處理至少一個脈沖周期的數據信息，只有這樣才能確保數據信息的有效性、可靠性。

1.2.2 程序執行

程序執行是PLC 系統工作的核心內容，在這個階段，PLC 系統需要掃描相關數據信息，記錄、分析設備運行狀態，并對設備運行路線進行邏輯運算，同時根據運算結果對I/O 映像區內輸出點的狀態信息進行刷新、替換，進而控制程序運行路線及狀態。程序執行的整個過程都是由PLC 系統根據事先設定的指令自動完成的。

1.2.3 輸出刷新

PLC 系統在完成掃描工作后，會根據掃描結果，對輸出模塊進行刷新，更改輸出模塊輸出信號，同時借助于輸出電路，對各類外接設備的運行方式進行控制，完成各類生產活動。

1.3 PLC特點

1.3.1 高可靠性

目前工業生產中應用的PLC 系統大都是以單片機作為核心，本身具有較高的集成度及可靠性，能夠確保PLC 系統運行的穩定性。同時，PLC 系統自身的電路保護功能及自診斷功能，又進一步提升的系統運行的可靠性，使整個系統更加的穩定、安全。

1.3.2 易編程

PLC 的編程系統采用的是命令語句，這跟計算機技術中的指令有一定的區別，其數量也明顯要少一些，有效降低了編程的難度。此外，PLC 編程系統采用的是梯形結構，這種類型的編程技術要求較低，編程人員只要擁有基礎的計算機知識，就可以通過學習，掌握這項技術，完成系統編程工作。

1.3.3 靈活的組態方式

PLC 系統采用的是積木式結構，使用者只要根據工業生產要求進行簡單地組合，就能夠實現相應功能的設置，并對工業設備進行控制，完成工業生產任務。因此，這類系統在大多數工業控制系統中都有廣泛的應用。

2 電氣工程自動化控制中PLC技術的應用

2.1 閉環控制中的應用

電氣工程自動化控制系統具有多種電機啟動方式，在實際工作中，可以根據系統運行需求，選擇適用的電機啟動方式。在傳統的電氣工程自動化控制系統中，電機啟動的方式主要包括三種：①機旁屏手動啟動；②自動啟動；③人工手動啟動。

而在電氣工程自動化控制系統中融入PLC 技術，可以徹底改變電機啟動方式，采用電氣工程自動化閉環控制的方式，借助于電液執行單位、轉速測量單位等，對控制調節器進行合理控制，將PLC 技術作為一種新型的電機啟動方式，有效提高自動化系統的控制水平及工作效率。具體來說，可以利用PLC 技術，對工作中的電機動力泵進行控制，通過采集泵機運行數據，分析其運行過程及運行視屏，在此基礎上對開關進行適當的調節，確保自動化控制系統中主設備電機泵的有效開關。利用PLC 技術控制電氣工程自動化閉環的開關，可以有效提升系統運行效率，提高電機泵運行的穩定性、連續性，提高系統的自動化水平，進一步拓展自動化控制系統的功能，提高電氣工程系統的運行效率。

2.2 順序控制中的應用

結合實踐應用可以發現，很多電氣工程自動化控制系統中，普遍存在將PLC 技術當作順序控制器進行應用的情況。例如，在火力發電廠中，通常利用PLC 控制器，有效清理飛灰、爐渣等廢棄物，這對于提高電氣工程自動化順序控制水平有很大的幫助。在實際應用中，電氣企業要充分了解PLC 技術的順序控制器功能，結合自動化系統建設需要，對電氣工程自動化控制系統中不同的組成部分進行合理劃分，并通過相應的設計、改造，對自動化控制系統進行進一步優化，有效提升PLC 技術的應用水平。

2.3 開關量控制中的應用

在傳統的電氣工程自動化控制系統中，系統與設備之間在短時間內很容易因為發生各種不協調問題，導致系統自動化控制水平降低，系統無法正常工作。而利用PLC 技術，可以借助其編程儲存器功能編制虛擬繼電器，有效提高自動化控制系統與機械設備之間的融合度，提高機械電氣設備的反應速度，進而提高整個電氣工程自動化系統的運行水平機及工作效率，同時還能夠有效節省企業運營成本，提高企業的經濟效益。

2.4 運動控制中的應用

在電氣工程自動化控制系統中，運動控制指的是對電氣設備的運行方式、位置的移動，以及運行速度進行實時控制。其目的是讓電氣設備按照預先設定的參數及程序指令進行運動，實現設備的自動控制。在運動控制系統運行過程中，主要利用PLC 系統，借助于電力電力功率變換裝置，對電動機進行控制，完成預設任務。例如，在水泥生產系統中，利用PLC 技術可以有效控制電機的正反轉，通過控制三相異步電機的運行軌跡，促進水泥生產的有序進行。

3 PLC技術的未來發展趨勢

3.1 產品規模的兩極化發展

隨著我國工業產業的發展，小型自動化設備及大型自動化設備的應用日益廣泛，為了滿足生產過程中對小型自動化設備及大型自動化設備進行自動化控制的需求，需要對PLC 技術進行兩極化發展。一方面，提高PLC 系統的運行速度及性價比，同時積極研發更小、功能更全面的小型PLC 系統；另一方面，提高PLC 系統的信息處理能力，提高PLC 系統運行速度，擴大數據信息存儲能力，通過研發大型PLC 系統，滿足更復雜的電氣工程自動化控制系統的需求。

3.2 通信網絡化發展

隨著互聯網技術及通信技術的發展，PLC 技術的通信網絡化水平也在不斷地提升。結合實踐調查可以發現，目前我國工業生產電氣工程自動化控制系統中應用的PLC 系統基本上已經實現了PLC 系統與計算機系統之間的網絡通信。同時，為了進一步完善PLC 系統的通信標準，我國PLC 生產企業應積極參與到PLC 系統通信標準建設當中，進一步拓展PLC系統的網絡通信功能，構建更加完善的PLC 技術體系，擴大PLC 系統的應用范圍。

3.3 模塊化發展

隨著我國工業產業的發展，工業生產活動日益復雜，同時對于電氣工程自動化控制系統的可靠性、穩定性也有了更高的要求。基于這樣的要求，構建模塊化、智能化PLC 系統已經成為當前PLC 系統發展的主要方向，因為此類PLC 系統的應用可以有效提高電氣工程自動化控制系統的可靠性及穩定性。例如，可以研發具有特定功能、智能化程度較高的PLC 模塊，進行溫度控制，故障檢測等工作。這類模塊的應用不僅能夠有效拓展PLC 系統的功能，提高系統運行的可靠性、穩定性。此外，模塊化PLC 系統結構，還能夠有效擴大用戶的硬件選擇范圍，提高維修效率。

3.4 規范化發展

PLC 系統擁有非常豐富的編程語言，其編程工具也在不斷地更新。目前，各大型PLC 企業都建立了一套適用于本企業的通信協議標準及輸入輸出模塊體系。隨著我國PLC 通信網絡的發展，以及用戶需求的提升，建立一套規范化、適用范圍廣，統一的行業標準勢在必行。因此，各大PLC 生產企業要加強合作，針對PLC 輸入輸出模塊、通信協議、編程語言及編程工具，建立統一的標準，促進PLC 技術體系的規范化發展。

3.5 深度開發PLC技術的應用層面

我國PLC 技術研發工作起步較晚，與國外一些發達國家相比，無論是在理論研究還是技術應用方面都存在一定的差距，這也是導致我國電氣工程自動化控制系統、PLC 技術研發速度緩慢的主要原因之一。因此，電氣工程企業及相關技術人員，要充分了解我國電氣工程自動化控制技術發展現狀，并結合工業產業及電氣工程自動化控制系統的發展要求，積極探索、構建更加完善的PLC 技術理論體系，深度開發PLC技術的應用層面，同時要重點關注應用缺陷和漏洞，并運用各種新技術，如計算機技術、信息技術、自動化技術等，對PLC 系統進行不斷完善，以此提高我國PLC 系統研發水平，促進我國工業產業的進一步發展。

4 結束語

總的來說，電氣工程自動化控制系統中PLC 技術的應用，能夠有效拓展自動化控制系統的功能，使之與各種不同的生產系統相適應，更好地發揮PLC 技術在工業生產中的作用，對于提高我國工業生產效率及生產質量，降低工業企業在人力、物力方面的投入，提高企業的經濟效益，促進我國工業產業的進一步發展，都有非常積極的意義。為了最大限度地發揮PLC 的技術優勢，企業及相關技術人員還要結合工業產業發展要求，從產品規模兩極化、通信網絡化、模塊化、規范化、技術應用等方面深度開發，進一步提升PLC 技術水平。通過構建更加完善、高效、可靠的PLC 技術體系，促進我國工業產業生產的不斷向前發展。