PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用研究

郭佳欣

[摘? ? 要]隨著智能化技術的不斷發展，電氣自動化領域所涉及的范圍越來越廣，且呈現全面化發展趨勢。在工業生產中，電氣自動化為相關工作流程帶來了很多便利，包括通過電氣自動化技術檢查監控設備故障、分析生產流程與運行的故障原因、解決影響設備運行的故障因素與危險因素等。PLC技術作為數字化的控制技術，被廣泛應用在電氣自動化控制領域，并通過與現代先進技術的有效結合，促使其向智能化與網絡化發展。基于此，文章以PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用為切入點進行研究。

[關鍵詞]PLC技術;電氣設備;自動化控制;應用研究

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–0–02

Application of PLC Technology in Automatic Control of Electrical Equipment

Guo Jia-xin

[Abstract]With the continuous development of intelligent technology， the scope involved in the field of electrical automation is becoming wider and wider， and presents a comprehensive development trend. In industrial production， electrical automation brings a lot of convenience to relevant work processes， including checking and monitoring equipment faults through electrical automation technology， analyzing the fault causes of production process and operation， solving the fault factors and risk factors affecting equipment operation， etc. As a digital control technology， PLC technology is widely used in the field of electrical automation control. Through the effective combination with modern advanced technology， it promotes its development to intelligence and network. Based on this， this paper studies the application of PLC technology in electrical equipment automation control.

[Keywords]PLC technology; electrical equipment; automatic control; application research

PLC技術是電子設備自動化領域中的一項高新技術，具有速度快、靈敏度高等優點。隨著科學技術的不斷發展，PLC技術得到了有效發展，將其運用到電氣設備自動化控制中有助于促進生產效率與提升生產質量，保證運行過程的穩定性與安全性，減少企業在生產設備方面的資金投入。目前PLC控制技術已經廣泛應用于工業生產中，例如大型工業設備的可編程控制系統。因此，PLC技術有較強的應用價值，在現代信息技術不斷發展的背景下，為滿足此技術的進一步發展，將PLC技術與網絡計算機技術有效結合，能夠推動其逐漸趨于智能化與網絡化。

1 PLC技術的概述

1.1 PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用原理

PLC控制器的工作方式主要采用循環掃描方式，在PLC處于運行狀態時從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執行、程序輸出，設定好相關程序控制系統便按部就班一直進行循環掃描工作。智能化是PLC技術發展的良好體現，可以利用此技術對電氣設備系統進行自動檢查，并對相關信息進行自動處理，若出現與原有設計不相符的信息或程序則會進行重新檢測，以確保信息與程序能夠正確合理地輸入與運行。PLC構成的可編程控制系統在設計時要遵循以下原則：①簡單清晰原則，即設計簡單清晰的編程結構，讓人為操作環節更加簡單與便捷，進而降低人為操作的難度與減少實際運行的成本。②高度契合原則，即完善各接口的性能，以保證與設計程序的高度契合，確保系統運行與升級的順利完成。

PLC技術的工作方式主要包括輸入采樣、程序執行、數據輸出3個步驟.輸入采樣環節，PLC以循環掃描方式依次讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映像區，此環節影響后續的輸出操作，只有全部采集完畢后才能執行輸出操作。執行程序環節，PLC以自上而下的順序依次執行用戶程序。數據輸出環節，CPU結合I/O映像區輸入的數據完成電路鎖存，并對外接設備進行指定驅動操作。目前，PLC技術在發展過程中得以不斷優化，逐漸向計算機控制等方面發展，實現了對原有技術模式的創新，并逐漸形成了獨立完整的系統。對其控制系統而言，主要由I/O點、模擬量模板、CPU等部分組成，使其可以結合用戶需求進行擴展，也可以結合現場情況與多臺PLC組成通信網絡，以便更好地適用各種工業環境與工作運行環境。因此，PLC控制技術的未來發展前景較為廣闊，可以逐漸優化更高層次的新型工業控制手段，實現電氣自動化控制設備在網絡化、智能化系統操控方面的創新與變革。

1.2 PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用優勢

隨著電氣自動化設備的不斷升級，傳統控制技術已經難以適應當下發展環境，PLC技術應用在電氣自動化控制中有較為明顯的優勢，主要表現為：①操作簡潔。此技術是整體化控制技術，安裝接線方式與操作形式較為簡單，僅需要完成對電源、傳輸線路等的連接，便能實現整體程序的運行，有效減少了傳統控制技術中需要進行大量且復雜的安裝以及重復性操作帶來的工作負擔，進而有效避免因人為操作導致的不必要失誤;②穩定性與可靠性高。在實際運行過程中，此技術相較于傳統技術安全性更高，能夠有效降低機電設備的故障率，確保相關設備的正常運行，避免因運行故障導致不必要的安全事故與對周圍環境的干擾;③能源消耗低。此技術的應用符合當下社會提倡的環保節約理念，在實際運行過程中所產生的能源消耗較低;④對使用環境的適應能力強。此技術具備較強的適應性，相較于傳統技術其技術操作的容錯率極高，大大降低了對邏輯圖與梯形圖進行程序修改或編譯的工作難度，基礎維護工作可由基層人員自行完成，并在此技術的支持下還可以完成對程序的自動修改，更易于人員操作;⑤自動識別能力較強。此技術可以借助掃描功能完成對系統相關數據的檢測，確保輸出數據的正確性與完整性，有效避免因數據錯誤或遺漏帶來的使用故障。

2 PLC技術在電氣設備自動化控制中的應用

2.1 PLC技術在順序控制中的應用

順序控制是自動化控制系統中的核心內容，可以實現系統的整體優化，在標準化和系統化的單一順序下開展針對性生產工藝控制。隨著PLC技術信息化水平的不斷提升，其信息模板逐漸趨于完善，使自動化控制水平得到大幅度提升。就順序控制而言，此技術可通過通信總線完成對各系統的內部控制，以實現遠程操控與主控制層的連接，結合具體設備的使用要求進行遠程設備控制，并通過控制站與設備傳感器的有效連接，在顯示屏的輔助下了解設備的具體使用情況，進而實現遠程監控，促使其生產應用逐漸趨于精細化。隨著PLC功能的不斷完善，可以在順序控制階段實現設備使用情況的動態監測，以便于操作人員結合不同運行情況或生產要求下達調節指令，進一步提升設備自動化控制的針對性。

2.2 PLC技術在開關量控制中的應用

傳統控制系統主要通過控制繼電器的開關狀態實現控制功能，但由于繼電器控制元件較為復雜，設備運行速度較為緩慢，再加上之長時間通電反應的限制，使其在使用過程中容易出現短路保護，進而對整體運行情況造成影響。一般工業自動化操作系統中，開關量是最為普遍的程序，簡單來說就是“開”與“關”的控制。相較于傳統控制系統來說，將PLC技術用于開關量控制中，可以有效實現實時短路保護;在編程系統與編輯控制器的輔助下，可以對設備進行動態監測，進而有效避免短路問題;還可以在確保運行效率穩步提升的同時，實現對開關量控制的優化。開關量控制可以根據當前輸入組合與歷史的輸入順序，使PLC產生相應的開關量輸出，從而促使系統按照一定的順序工作。開關量控制分為：手動、半自動、自動3種形式，編程設置相對靈活。此外，操作人員可結合人機交互實現對多個開關點的自由操控，這樣不僅可以滿足設備個體控制的需求，還可以提高控制效率，促進整體設備系統的穩定運行。

2.3 PLC技術在閉環控制中的應用

PLC技術可通過模擬量完成對電氣設備系統的閉環控制，可圍繞被控制量，多種指標變化，實施針對性控制，包括設備流量、轉速、溫度等相關元素的控制。其運行過程主要通過變頻器與電控調節閥執行，借助監測系統實現對外界被控制數量的捕捉，將所獲取的狀態信息傳輸至設備處理中心，把信號轉化為直流電或直流電壓信號，接著通過PID控制模板，將其轉化為數字量，并傳遞至電氣設備控制中心，在系統程序運行下進行數字量判斷，下達設備操作指令，進而實現PLC技術下的電氣設備閉環控制。

2.4 PLC技術在機床控制中的應用

PLC技術可通過調節機床設備的電氣系統與液壓實現對機床的自動化控制，這樣不僅可以有效避免在實際控制過程中出現的設備故障問題，實現對接觸器與繼電器等電氣元件的控制優化，還可以有效檢查出隱藏的故障風險，充分發揮此技術在可靠性與穩定性方面的優勢。在實際運行過程中，PLC技術可以將機床電氣設備在運行過程中的故障發生點以畫面形式呈現出來，進而實現對電氣設備系統的有效監管與控制，并在PLC技術的輔助下實現精準化控制，促使系統始終保持靈活運行的狀態。另外，此技術具有一定的節能效果，可有效降低企業能源消耗，全面落實電氣行業的可持續發展。

2.5 PLC技術在程序編譯中的應用

PLC技術在程序編譯中的應用，有助于實現程序編譯的自動化掃描控制。傳統程序編譯過程中需要結合不同體系的電氣工程進行不同程序編譯，而此技術可實現便捷化與自動化的分別控制。電氣設備的運行需要前期結合實際生產需求進行程序的編制，通過CPU對運行情況的監測與相關指令的下達，結合不同IP地址實現周期性與循環性的程序循環作業。在實際作業中，通過掃描功能實現輸入信號與輸出信號的形式轉化，完成程序編譯的整個過程。PLC本身就是一個復雜的嵌入式系統，而編譯器是軟件PLC的核心部分，一般編程為了方便自身的邏輯思維多采用梯形圖編程，這是PLC不能識別的。編程軟件可以通過編譯將梯形圖轉化為語句指令，并傳導至PLC進而完成控制系統的運行。隨著PLC技術的不斷發展，現階段此技術在程序編譯中的應用主要包括利用順序功能流程圖語言、指令表語言、梯形圖語言等，通過模擬量、脈沖量與開關量，完成對編程算法的計算，以此實現電氣設備的自動化控制。

2.6 PLC技術在集中控制中的應用

PLC技術在電氣設備自動化控制中結合自動監控功能，實現設備的集中控制。利用此技術將不同電氣設備有效連接起來，形成電氣設備的合理網絡體系，并利用此體系對電氣設備進行控制與檢測，實現對整體設備的集中控制。此過程并非全面杜絕個體系統的單獨自我管理，而是結合網絡體系，實現對整體系統與個體系統的分別管理，進而實現對整體系統工作量的不斷優化。很多生產企業涉及眾多人工控制操作內容與生產流水線，傳統控制體系無法實現對設備的零斷層控制，而PLC技術可以通過遠程監控功能與集中控制功能實現對多種電氣設備的分別管控，并通過主控制中心實現集監測與控制為一體的操作體系，促使企業多種電氣設備的高效運轉。

3 結束語

隨著科學技術的不斷進步與發展，自動化控制技術要實現與先進技術的不斷融合，實現人機交互界面與通信設備的不斷融合，以滿足不同工業環境的自動化控制需求，促進PLC技術的不斷優化與升級，進而提升電氣設備自動化控制技術水平。就目前電氣控制系統而言，其系統功能逐漸趨于完善，控制精確度與智能化得以明顯提升。其中，大型控制系統可以專門結合設備使用環境與目標需求進行技術改進與調整，這是此技術未來發展的重要方向之一。總之，PLC技術應用于實際工業環境中不僅能夠提升控制系統的性能，還可以促進電氣控制系統的內部優化，促使其技術工藝得到有效發展。

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