電氣工程及其自動化控制中PLC技術的應用

輝縣市職業中等專業學校 周寶星

PLC 是一項先進的電子技術，它結合了計算機技術和互聯網技術。如今它在電氣自動化領域的使用范圍十分廣泛，PLC 技術的運用有效提高了電氣控制效率。目前，PLC 技術在電氣工程中的運用獲得了良好的效果，技術人員可以不斷地對這種技術進行研究和優化，從而促進PLC 技術在各個領域的應用。

PLC 技術搭載的儲存器能夠對采集到的信息進行實時編譯，同時它還可以根據實際情況對程序作出相應的更改。PLC 技術在實際運行的過程中，首先會對信息進行掃描識別，將識別到的有效信息上傳到系統當中；其次，系統會利用事先編寫好的程序來翻譯采集到的信息；最后系統會自動輸出翻譯結果。

1 介紹PLC 技術

1.1 PLC 的產生和發展歷史

在20世紀初期，研究人員通過將繼電器等各類用電器通過串并聯等不同的接線方式連接，最終成功實現了利用小電流來遠程控制大電流的目標。此后，通過研究人員的利用，又研究出了時間繼電器等低壓電器，這些低壓電器在電力控制系統中的運用，滿足了簡單接線方式搭建的電力控制系統無法滿足人們實際控制需求的問題。隨著科技的發展，人們對電力控制系統的需求也在不斷提升。然而，傳統電力控制系統存在控制精準度低以及安裝成本高的問題。后來，隨著計算機控制技術的成熟，人們嘗試著將計算機控制系統運用到了電氣控制領域并取得了良好的應用效果。同時，研究人員還研究出了可編程的邏輯控制器。到了20世紀末期，計算機控制技術、互聯網技術等先進的技術手段被廣泛地用于電力控制系統當中。同時，傳統的單片機處理器所構成的控制元件也被先進的微機化可控制編程器取代了。這些先進技術的運用，有效提高了遠程控制電氣設備的精準度，推動了PLC 技術的發展。

1.2 PLC 技術的內涵

可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC 是21世紀60年代發展起來的一種新型自動化控制裝置。從本質上看，PLC 就是一種可編輯的邏輯控制裝置，它的工作就是利用電子操作系統當中人為編寫的計算機程序，通過計算機運算來翻譯系統采集到的信息，最終按照翻譯的結果對電氣設備的允許狀態進行遠程控制。PLC 技術可以通過人為手段進行編寫，工作人員只需要將相關數據輸入到系統當中，系統就利用事先編寫好的程序自動處理這些數據，通過編程計算結果，PLC 技術就能精準地控制工作人員想要控制的設備。PLC 技術多用于工業領域，因此設計者在設計PLC技術時，就必須保證PLC 技術能夠與電氣自動化系統自然地銜接起來，只有這樣才能提高PLC 技術的實際應用價值。如今，現代PLC 技術已經能夠精確地控制各類設備，同時PLC 技術所使用到的算法也得到了優化，在此背景下，PLC 技術在電氣自動化領域運用，大大降低了電氣自動化控制的難度，提高了電氣自動化系統運行的效率。相信隨著PLC 技術的不斷優化升級，它將廣泛地滲透到各行各業，以不同的形式發揮價值。

1.3 PLC 的特點

（1）PLC 技術十分實用。PLC 技術可以針對工程實際需要，將其與電力控制系統進行個性化的結合，運用現代計算機技術對組合結果進行綜合分析，確保它能夠滿足工程的全部要求。（2）PLC 的體積較小，因此它具備便攜性的特點。PLC 技術的運用范圍十分廣泛，為了保證各個領域的技術人員都能快速掌握它的使用方法，設計者將它的編程語言設計得十分簡單。（3）PLC 技術具有抗干擾性。PLC 技術所使用到的編碼控制器具有較強的抗干擾能力，因此它能夠在復雜的工業環境下滿足電氣自動化的控制要求。使用PLC 技術的過程中，工作人員只需要輸入簡單的輸出輸入碼，并且編譯環節單一，因此利用PLC 技術不會由于轉化過程復雜造成編碼錯亂的問題。

1.4 設計原則

在PLC 系統設計的過程中，只有遵循相關設計原則，才能保證系統在運行中發揮出最優效果。首先，為了保證系統能夠安全高效地運行，必須要遵循安全原則。其次，在確保系統性能良好的前提下，需要盡可能地提高PLC 系統為企業創造的經濟效益，因此要遵循成本最低原則。

2 分析PLC 技術在電氣工程自動化控制中運用的優勢

PLC 技術在電氣工程中的運用，具有許多優勢。首先，PLC 技術的接線方式簡單，安裝步驟簡單。在實際安裝的過程中，由于PLC 是一個整體，工作人員只需要按照規定將相應的傳輸線與電源相連即可。因此安裝PLC 的步驟簡單，出錯率較低。PLC 技術在運用的過程中，安全系數較高，運行過程也比較穩定，因此它能夠有效提高電氣自動化控制效率。同時，PLC 技術在使用的過程中消耗的能源較低，具有一定的節能效果。其次，在實際使用PLC 系統的過程中，由于它的適應性較強，因此它能夠與電氣自動化設備快速地融合起來，運行效率較高。最后，PLC 系統雖然是一種先進的高科技系統，但是它的操作方法十分簡單。技術人員并不需要學習計算機專業知識，就可以快速地掌握該系統的使用方法。PLC 系統還具體自動識別功能，它能夠自動分析判斷掃描出的數據是否是有效數據[1]。

3 PLC 技術在電氣工程及其自動化控制中的使用

3.1 PLC 技術在順序控制系統的使用

通過在順序系統當中使用PLC 技術，能夠起到提高系統工作效率的作用。為了保證PLC 系統能夠切實地提高控制系統的運行效率，工作人員必須預先設計科學的運行方案和完整的系統運轉流程。同時，為了應對突發狀況，有必要通過分析可能發生的特定情況，利用PLC系統編寫特殊設定程序。在發電廠當中，對于一些極端天氣或者特殊場合，工作人員都沒有辦法人工控制設備。為了保證發電廠能夠持續發電，就必須要利用機械運轉來處理燃燒殘余物。首先，利用PLC 系統來實現設備的自動化控制，能夠保證發電廠自動運行完成發電工作。其次，PLC 系統能夠實現機械地自動運轉，進而保證燃燒殘余物能夠得到及時處理，推動發電廠持續運轉。最后，使用PLC 系統，能夠通過編寫程序，當故障發生時及時向工作人員發出警示，以此提高故障處理效率，避免發生更嚴重的故障問題，為企業造成嚴重的經濟損失[2]。

3.2 在控制開關量邏輯中的使用

傳統的電氣操作系統當中，由于開關程序十分復雜，在實際控制的過程中比較容易出錯。通過使用PLC 對開關操作系統的邏輯程序進行重新編寫，有利于簡化邏輯，提高控制效率。PLC 具有良好的抗干擾能力，在實際運行的過程中PLC 系統的安全系數也比較高。電氣設備的運行環境十分復雜，使用PLC 系統，能夠有效降低環境因素對電氣設備造成的干擾，保障控制系統高效運行。利用PLC 系統重新編訂開關控制邏輯的方法是：（1）在編寫程序前，要了解其主要控制功能。技術人員需要結合該程序需要控制的功能，對輸入信號和輸出信號構建函數關系式。根據構建的函數，需要繪制出相應的邏輯狀態表。（2）根據繪制的邏輯狀態表，工作人員應當對上述函數進行簡化。接著，工作人員就可以依照簡化后的式子來制定邏輯指令。對于編寫的指令，需要工作人員進行I/0 分配，得到PLC 梯形圖。另外，如果需要滿足特殊情況，需要工作人員在原始指令的基礎上再編寫特殊指令，然后再對指令進行合理的修改。（3）技術人員需要將編寫完成的PLC 指令輸入到控制系統當中。此時，技術人員根據預先設計好的控制指令，輸入變量，當變量計算結果等于開關賦值時，系統會自動開啟，不同則會關閉系統。我們通常會將一個主PLC 和8 個子PLC 組合起來，共同完成煤礦開采過程中需要使用到的裝載機等裝置。在此過程中，主PLC 需要輸入的信號采煤啟動信號和隔離開關的開閉狀態信號等，需要輸出的則是外部聯絡的信號。子PLC 需要輸入驅動器的開閉信號和電流信號，輸出驅動器的啟停信號。PLC 系統不僅操作簡單出錯率低，同時由于它的短路保護時間一般小于或等于100ms，因此故障發生概率也很低[3]。

3.3 在閉環控制系統中的使用

在PLC 技術的基礎上設計出的電氣自動化系統智能化程度較高。首先，由于PLC 系統的抗干擾能力較強，因此使用PLC 系統設計電氣自動化系統靈活程度較高，同時設計出的自動控制系統的穩定性也比較高。傳統模式下，一般通過人工手動控制來操作電力工程控制系統。如今，科學技術得到了發展，先進的PLC 技術在電氣工程中廣泛使用。利用PLC 技術來控制電氣系統，能夠有效提高系統控制的智能化程度，保障系統安全穩定地運行。同時，相較于傳統的人工控制手法，先進的自動化控制效率也十分高。PLC 技術可以利用閉環控制的方法，實現對各類電子元件的自動化控制。PLC 技術可以智能化控制電機動力泵的運行過程。在動力泵運行的過程，PLC 系統會對動力泵運行的全過程實現動態監測，這種方式有利于全面提高動力泵運行效率。在此過程中，PLC 系統還能夠通過分析動力泵的實際運行狀態，科學地控制動力泵的開關。由此可知，PLC 技術在動力泵運行過程中的使用，有利于全面提高動力泵的運行效果，保障動力泵安全穩定地運行[4]。

3.4 實現自動控制

通常來說電氣控制系統都是由各類精密零件組成的大體積控制系統。如果，采用傳統的人工控制方法來控制該系統，出錯率較高。一旦工程人員疏忽，就可能導致整個控制系統出現較為嚴重的故障問題，損害企業的經濟利益。因此，使用PLC 系統實現電氣控制系統的自動化控制，有利于及時發現和處理電氣自動化控制系統運行過程中存在的各類問題，同時還能夠提高控制的精準度，降低故障發生的概率。

3.5 抗干擾能力

根據調查發現，環境因素會對PLC 系統的使用產生應當的干擾。因此，技術人員需要積極探索PLC 系統的優化方案，以此來滿足市場上對PLC 系統抗干擾性能的要求。技術人員可以和實際使用PLC 系統工作的技術人員一同探討PLC 系統存在的問題，通過進行技術交流找到可行的優化方案，提高PLC 系統的抗干擾能力。同時，企業和國家還可以加大科研資金投入。此外，企業要加強員工培訓，提高技術人員使用PLC 技術的能力。最后，企業可以組織技術人員一同參與到科研工作當中，共同探討提高PLC 系統抗干擾能力的可行性方案[5]。

4 PLC 技術在電氣工程自動化控制的發展方案

科研人員應當繼續PLC 技術，保障PLC 技術能夠滿足不斷提高電氣控制要求。（1）除了理論研究，國家還應當加大資金投入，鼓勵科研人員在進行理論研究后開展實踐研究，只有進行實踐，才能切實提高PLC 技術的實用性。此外，通過實踐，能夠加快新的科研成果被切實地運用在電氣控制工作當中，使其與傳統技術融合發展。（2）當前，PLC 技術在眾多電氣控制技術中脫穎而出的主要原因就是它具有較強的抗干擾能力。但是，隨著科技的發展，電氣自動化控制也需要更強的抗干擾能力。因此，科研人員需要不斷探索減少電網對PLC 技術產生的干擾，優化PLC 的屏蔽功能。隨著電氣工程行業的市場競爭越來越激烈，優化PLC 系統的抗干擾能力能夠有效提高工程的市場競爭能力。（3）電氣自動化控制系統的發展需要大量的人才支持，因此，國家要加強相關人才的培養。并且，在培養電氣系統控制人才的過程中，要培養他們對PLC 系統的運用技能，只有這樣才能保證他們在設計的過程中，將實際的控制需求與設計結合起來，有效地融合PLC 技術與電氣自動化控制技術。（4）為了保證PLC 技術能在電氣工程中得到有效地使用，就需要制定明確的PLC 技術使用標準，保證該技術的開發和運用工作規范化進行。此外，在電氣工程自動化控制工作中實際運用PLC 技術時，有必要提高系統使用部門和開發部門之間的溝通效率。最后，當運行環境十分惡劣的情況下，還需要及時建設防干擾設備來保障PLC 技術的正常運行。

5 結語

通過上面的論述可以知道，PLC 技術在電氣工作及其自動化系統中的使用，有效提高了電氣控制的智能化程度。企業及相關科研人員，需要根據市場的實際需求，明確PLC 系統的發展方向，制定科學的使用方案，保障PLC 系統在實際運用的過程中發揮出最大價值。