PLC在工業電氣自動化中的應用探究

郭云開

1.河北省地礦局國土資源勘查中心 河北 石家莊 050081；2.河北石探機械制造有限責任公司 河北 石家莊 050081

引言

PLC技術應用在電氣工程自動化控制中，能在提升運行效率的同時，為企業日常管理工作水平的進步提供保障，從而為企業創造更大的經濟效益，有利于電氣工程自動化控制模式的全面進步。

1 PLC概述

PLC技術是由多個控制序列互連的控制網絡，其主要是利用嵌入式計算機與設備的繼電器觸點連接。這種新的控制方法的出現可在一定程度上有助于電氣自動化的靈活控制，且此方法的可靠性較高，最重要的是，可以實現精確的電氣自動化控制。PLC技術不僅可以按照既有程序進行控制，而且可以根據需要對其進行編程，拓展其功能，實現多功能控制。PLC的主要結構包括了微處理器、電路模塊、存儲器等，可以實現數據收集、數據傳輸以及執行控制等多個功能。在PLC技術中，不同的模塊其主要的功能不一樣，比如微處理器，主要是實現數據的收集與處理，是PLC技術的主要核心部分，而電路模塊主要負責信息傳輸，是PLC技術的連接基礎，存儲器主要負責程序執行和存儲，是PLC的操作部分。由于PLC的智能性、高效性和穩定性，使得其在控制領域中獲得了廣泛的應用。

較為常見的PLC技術主要分為以下兩個基礎類型:第一，箱體型PLC，組成部分為CPU中央處理器、顯示面板、內存設備以及電源設備等。其中，CPU的型號要結合其實際應用的范圍和要求予以選擇，從而保證對應型號處理信息和數據的合理性。另外，這種模式屬于開放式結構，更加側重于設備的總線統一運行結構，操作后無論是數據處理還是模擬控制都較為系統。第二，模塊型PLC，主要是建立PLC模塊體系，配合內存設備、電源設備以及I/O模塊分析處理單元共同開展實際作業，這種類型在應用中要分析模塊的基本需求，確保對應處理工序的最優化。這種模式最大的優勢就在于“自定義”的效果較好，能結合實際需求完成技術應用模式的拓展，邏輯控制優勢更加突出[1]。

2 PLC技術在電氣自動化控制中的應用優勢

2.1 操作性強

PLC技術主要優勢是操作性相對較強，不僅可以支持語言互譯類的程序管理，還可以讓用戶在使用過程中掌握正確的操作方式，進而使用戶掌握語言結構與操作模式，保障程序的應用效果。并且，PLC技術有著自動翻譯功能，讓用戶的后期使用得到了進一步保障。因為PLC能夠對程序進行互譯，所以在進行技術編程過程中，可以通過集中簡化系統的整體結構使程序處理難度得到降低，進而使工作效率得到進一步提升。在應用PLC技術時，需要依據國際統一標準通信，為具有差異化的廠家在PLC技術更換中提供保障，進而使處理效率與實踐水平得到提高。

2.2 安全性及可靠性強

高可靠性是工業設備安全有效運行的必要因素，它對于設備整體的使用壽命以及工廠的生產效率具有重要影響。由于PLC內部采用了大規模的集成電路，并且電路加工過程中采用了嚴格工藝，使得抗干擾能力大大提高，具備很高的可靠性與安全性。與傳統的繼電器控制系統相比，PLC控制系統解決了線路接觸不良的問題，整體設計中保持了簡單可靠的設計方式，通過較少的輸入與輸出來滿足工業控制需求，這種方式大大提高了其可靠性。例如：控制系統中的斷電保護功能，能夠使PLC系統在斷電時啟動數據信息保護以及恢復功能，降低了數據丟失風險。

2.3 具有較高性價比

PLC具有較高的性價比。PLC體積較小，占用場地面積較小，所投入的輔助配套設施較少。PLC具有較好的可靠性與抗干擾能力，能夠降低企業停工以及維修所帶來的損失，并且PLC結構簡單，后期維護等簡單方便，降低了維護成本。此外，其功能強大、適配性強，對于不再使用的PLC控制系統可以移至其他設備上，復用性較強，能夠帶來附加價值。

2.4 功能完善，適用范圍廣

在PLC內部安裝了各種硬件，以實現邏輯運算、數據處理、驅動程序通信、人機對話、自動記錄和檢測等功能。它把各種簡單和復雜的功能集成在一起，可以控制生產設備、生產過程和生產線以及各種系統。

2.5 減少設計和施工工作量

從PLC控制器的角度來看，應用存儲邏輯將先前的連接邏輯覆蓋，顯著減少了外部設備的布線，縮短了系統構建周期，降低了設計復雜性，并簡化了硬件和軟件維護。通過以上改進不僅可以減少硬件安裝工作量，而且可以減少后續使用期間的檢測。這項工作大大減輕了工作量。

3 PLC在工業電氣自動化中的應用

3.1 PLC技術在火電廠中的應用

PLC技術在火電廠中的應用可以有效增加經濟效益和生產效率。借助PLC控制系統，操作員可以監控煤處理系統，從而大大提高了系統的可靠性。此外，就火電廠的泵啟動方法而言，自動泵送系統包括三種方法：自動啟動、現場控制箱啟動和機器側屏手動啟動。首先，就自動啟動模式而言，PLC自動泵控制系統中的泵啟動由內部順序控制模塊控制，該模塊由啟停備用泵來確定。從目前來看，泵控制主要包括PLC控制和常規控制。在這兩種方法中，PLC是主要方法，常規控制可以視為PLC自動控制系統的安全電路，因此，即使出現問題，也可以保證泵的正常運行。

3.2 PLC技術在立體倉庫中的應用

由于現代科學技術的不斷創新，促進了各種電氣設備的廣泛使用。當前，在線電子商務的發展已逐漸成為時代的新趨勢，也為現有的電子商務物流領域的發展做出了貢獻。在物流行業中，PLC技術的應用可以優化立體倉庫的建設。立體倉庫主要包括水平移動結構以及垂直升降結構。使用PLC技術可以改變整個過程，優化貨物運輸的整個階段，提高貨物的存儲效率，并有助于改善倉庫建設水平。立體倉庫使用閉環控制來收集在整個過程中需要使用的數據并進行編譯。編譯后的數據發送到PLC控制系統端口，以實現全過程控制。該技術的使用不僅可以優化貨物運輸，而且可以最大限度地避免人為因素造成的錯誤，從而為電子商務物流業的發展做出了貢獻。

3.3 實現機械手自動化控制

基于PLC技術的應用，應按照信號濾波的表述方式，將平流電轉變為交流電，并記錄每次數據發生變化的行為，通過控制信號電壓值，實現對終端電壓數據與信號的有效控制。并以獲取的數據為依據，進行機械手在不同運行狀態下耗能的分析。假定輸出的數據值較之前低，則可保留數據，倘若輸出的數據值較之前高，則保留兩組數據中數值較低的一組。綜上所述，通過調控數據實現在不同滿載狀態下對數據的控制，實現在終端對信息頻率的有效控制。可以利用PLC對該機械手狀態進行判定，進而對機械手自動化運行全過程進行控制，為機械手自動化控制提供強有力的方法支持，以此，實現系統設計。

3.4 數控系統應用

在電氣自動化控制系統中合理應用 PLC 技術，可以使電子設備的功能得到不斷完善，不僅能夠提高電子設備的存儲量，還可以使電子設備的反應速度得到進一步提升，強化電子設備的智能化水準。在數控系統當中應用PLC技術，能夠使 PLC 的優勢得到充分利用，為工業發展提供有力技術支持。為能使工業生產質量得到提升，要對數控系統進行充分分析，提高數控技術的靈活性，通過PLC技術可以很好地對數控系統內部進行改善，進而使數控機床的功能得到進一步優化。隨著我國工業水平不斷提升，對于產業結構也需要進行適當調整。因此，不僅要使工業生產規模得以擴大，還應該對產業結構進行升級。數控機床能夠通過PLC技術提高加工信息傳遞工作，使信息輸入效率得到進一步提升。同時，能夠對數控機床的工作狀態進行檢測，進而確保數控機床運行的安全性與穩定性，使其各個功能都可以發揮效果。

3.5 控制開關量

對于電氣自動化控制系統來說，開關控制的內容相對較為復雜，同時任務量巨大。一旦對開關量無法調節好，就會使電氣開關工作的穩定性與安全性受到一定程度影響，通過應用PLC技術能夠有效解決這一問題。利用PLC來控制開關量，能夠使電氣自動系統開關量的邏輯性與時序性得到提高，進而確保電氣自動化系統的穩定運行。比如計算機能夠結合相關的控制系統來對信息進行反饋，同時能夠判斷機床工作狀態的穩定性，通過核算以后，如果沒有誤差就可以讓機床繼續生產。

3.6 順序控制

在控制實踐中，電氣自動化控制中PLC大多都是在順序控制方面應用實踐，主要是用于順序控制的編程設計。在電氣自動化控制中能全面提升電氣控制效率的應用技術就是PLC順序控制，其中生態效益評價是控制效率的重要參照指標。在新時期節能減排時代背景下，高效率以及投入成本較低等自動化控制是目前行業發展趨勢。在此類發展趨勢中，PLC順序控制應用價值能有效顯現，PLC順序控制能有效替代過去傳統電氣控制系統機電控制，有助于電氣設備運行實現獨立化、自動化控制。例如在目前各類食品加工行業發展中，由于食品加工生產車間具有較長的生產線、生產工序以及控制點分散度較高，控制復雜。通過PLC設定傳感器、主站、遠程IO站等設施，相關技術人員要在監控室對完整的生產線進行全面監管，能有效提升生產設備應用穩定性以及生產效率。此外，PLC順序控制能有效降低企業生產能源消耗、投入成本以及人工配備。

3.7 閉環控制中應用

PLC技術在傳統的電氣工程應用管理體系內，人工控制是維持電氣工程運行的基本手段，不僅耗時耗力，還會因為人工操作不當產生安全隱患。而在智能化技術不斷發展的時代背景下，PLC技術的廣泛應用大大提升了電氣工程自動化控制的效率，優化不同設備控制的準確性，也為自動化控制效率的提升奠定了基礎。尤其是在閉環控制環節中，PLC技術能對轉速測量以及電氣元件予以實時性控制，確保電氣工程自動化控制體系一直處于較為穩定的運行狀態，并且實際應用效率和質量都能滿足質量標準[2-3]。與此同時，閉環控制中應用PLC技術還能建立電機動力泵的專屬管理，調整工程穩定性的同時，夯實運行控制基礎，確保電氣工程自動化控制流程和質量都能貼合實際標準。

4 結束語

綜上所述，PLC技術在工業電氣自動化中的應用有極大的優勢，可以極大地提高工業生產的效率和質量，已在多個行業中取得非常好的應用效果。本文簡單分析了PLC技術在火電廠、立體倉庫、供熱站以及水處理中的應用。隨著科學技術的不斷發展，PLC技術也不斷取得進步，未來PLC技術將更為智能化，在工業自動化中的應用也將越來越廣泛。