電氣自動化控制中PLC的應用問題分析

高靜

摘 要 近年來，我國科學技術的迅猛發展，促進了電氣控制技術模式、應用機制等各種技術的快速發展，在自動化技術中也得到了廣泛的應用。電氣自動化技術在生活和生產中起著關鍵的作用，這也使有關部門能夠集中處理和控制。目前，傳統的電氣控制技術已經遠遠不能滿足當今社會的發展需求，現在已經是科技社會，只有將信息技術融入到電氣控制中，才能有所發展。本文針對電氣自動化控制中PLC的應用進行探討，希望能對促進電氣行業的發展帶來一定的幫助。

關鍵詞 電氣自動化控制 PLC 配電系統

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）05-0025-03

電氣工程與自動化是電氣信息中的一個新領域，但由于其與日常生活和工業生產的密切關系，其發展十分迅速。它已成為高新技術產業的中心環節，在國民經濟中發揮著越來越重要的作用。電氣工程自動化信息技術及其節能設計是當代科學技術發展進步的產物，這是我們社會發展離不開的重要技術。電氣工程的自動化信息技術不僅可以有效促進電氣工程快速創新，而且可以促進社會的發展，這也是所有電氣工程企業的重要工作內容[1]，特別是PLC能源的生產還有待進一步研究。電氣工程自動化信息技術及其節能設計是科學技術領域的重要內容，對人們的生產活動和生活有著重要的影響，這也是困擾電氣工程企業的一個重要問題。節能設計已成為電氣工程自動化信息技術發展的主要目標，使設計更加節能。

1 電氣自動化控制中PLC的涵義

電氣自動化使用可編程內存將指令存儲在內部。它代表了信息技術的一種形式。電工自動化信息技術有效地提高了電工企業的生產效率和總體利潤，還降低了電工自動化運行過程中的產生浪費的幾率，在一定程度上提高了企業的經濟效益，推進電力工程企業現代化建設[2]。為了促進電力企業的可持續發展，開展電氣工程節能設計，降低能耗，保證人們節能環保的生活狀態勢在必行。

2 電氣自動化控制中PLC的優點

PLC集成加入了各種擴展單元。同時，現代PLC可以方便靈活地配置不同大小和要求的控制系統。它還具有較強的抗干擾能力，能夠對內部電源進行屏蔽、調壓和保護，從自身硬件上提高了其抗干擾能力和設備可靠性。通過適當選擇接地位置，改進接地系統，并采用密封的抗震套管進行包裝;也能起到抗干擾的效果。通過這些方法，可使PLC在惡劣的環境下也能夠照常運行。它的操作簡便，接口設計簡單易行，只需將現場的各種設備與PLC對應的I/O端連接，編寫程序即可運行，編程語言便于技術人員理解。特別是通過使用簡明易懂的圖形，可視化系統中的各種裝置和設備。與早期的中繼控制不同，它可以使用PLC在線修改程序。

繼電器電子設備軟件是我們傳統過程控制管理系統中廣泛應用的一項重要電子設備，在系統自動化運行管理與過程控制中我們可能會隨時出現接觸不良好的現象，而通過對PLC、PLCD等技術軟件進行綜合應用，完成其與相應的軟件連接，可以有效實現對各項重要功能模塊的有序綜合應用。同時，將控制系統管理軟件的流程截圖設計應用和管理模式設計作為管理基礎，要從實際應用情況出發，做好一些基礎性的管理準備作業，從而使整個控制系統在日常運行管理過程當中的工作可靠性水平能夠及時得到進一步的提升。

將應用電氣工業自動化電子控制技術系統分析作為技術基礎，在具體分析控制系統期間對于plc兩種技術模塊進行合理搭配應用，將功能模塊劃分管理系統作為技術基礎。在具體進行系統功能模塊劃分期間，對系統工作中的不同功能模塊進行組合，以及系統的具體功能配置也同樣會發揮出不同的指導作用。功能劃分指導期間，對于系統工作的具體情況掌握必須靈活。將應用自動化電氣控制系統作為技術基礎，要不斷提高控制系統在具體應用過程中的自動適應性，進而能夠使系統應用范圍得到進一步擴大。

3 PCL在電氣自動化控制系統中的作用

3.1 用于開關控制

PLC控制開關的能力非常強。控制在點上，最少到十個點、幾十個點，最多超過幾百、幾千甚至幾萬個點，因為可以聯網，點幾乎是無限的，不管能控制多少個點，控制下的邏輯問題可以是多種多樣的：組合、順序、瞬時、延遲、未計數、需要計數、固定順序以及隨機工作等。PLC的硬件結構會發生一定的變化，軟件程序可編輯，控制非常靈活。如果需要，可以編寫多個程序集或程序組，根據需要調用，非常適合多工況，多狀態變換需要的工業現場。

3.2 用于模擬量控制

模擬量，如電流、電壓、壓力等，其尺寸不斷變化。工業生產，特別是連續生產過程，往往控制著這些物理量。作為一種電子工業控制裝置，如果PLC不能控制這些量，將會是一個很大的不足，為此，PLC生產企業在這方面大有發展。

目前，不僅大中型機可以實現模擬控制，小型機也是如此。PLC用于模擬控制，配置A/D，D/A單元的模擬和數字轉換。

3.3 用于運動控制

實際物理量，除了開關、模擬、以及運動控制。如機器部件的位移，常以數字表示。運動控制，一個有效的途徑是NC，即數字控制技術。這是20世紀50年代誕生于美國的一種基于計算機的控制技術，當前非常受各大生產商的歡迎。先進國家的金屬切削機床數控化比率都在40%～80%以上，有的甚至更高。PLC也基于計算機技術，并且越來越完美，PLC可以接收計數脈沖，頻率可以高達數十kHz，有多種方法可以接收此脈沖，但也有多次接收。有些PLC還具有脈沖輸出功能，如果配備相應的傳感器（如旋轉編碼器）或脈沖伺服裝置，脈沖頻率也可以達到數十kHz，具有這兩個功能，以及PLC數據處理和計算能力[3]，完全可以按照數控原理實現各種控制。高、中檔PLC，也開發了數控單元，或稱運動單元，可以實現點位控制。運動單元還可以實現曲線的插值，它可以控制曲線的運動。所以，如果PLC配置了這個單元，就可以使用數控方式進行數字控制，新開發的運動單元，甚至輸出了數控技術編程語言，為PLC數字控制提供了方便。

3.4 用于數據收集

隨著PLC技術的發展，其數據存儲面積越來越大。作為PLC，其數據存儲區（DM區）可達9999字。這么大的數據存儲區域，它可以存儲大量的數據。數據采集可以采用計數器，累計采集脈沖數，并定期調到DM區去。數據采集也可以在模數轉換時使用A/D單元，然后定期傳輸到DM區域進行。PLC也可以在小型打印機上配置，DM區域的常規數據。PLC也可以與計算機通信，通過計算機讀取DM區域的數據，并由計算機對這些數據進行處理，這時PLC成為計算機的數據終端。為了達到電力用戶不同的用電時間需求，利用PLC實時記錄用戶用電情況，制定不同的收費方法，以鼓勵用戶在山谷中使用電力，實現合理使用電力和節電。

3.5 用于信號監控

有很多PLC自檢信號，很多內部設備，大多數用戶沒有充分發揮自己的作用。實際上，我們可以使用它來監控PLC本身的工作，或者監控控制對象。對于復雜的控制系統，尤其是自動控制系統，監控甚至更高的自診斷是非常必要的，它可以減少系統故障，也可以發現故障，它可以改善運行時間而不會累積平均故障，減少故障修復時間，提高系統可靠性。

3.6 用于通訊設備

網絡PLC通信能力強，有新的網絡結構推出。可通過PLC與個人計算機連接進行通訊，利用計算機參與PLC的編程和管理控制，使PLC使用更加方便。為了充分發揮計算機的功能，可實現多臺PLC的計算機控制和管理，最多32臺。也可以是一臺PLC和兩臺或兩臺以上的計算機通信，進行信息交換，實現對PLC控制系統的更多監控。PLC和PLC也可以通信，一對一PLC通信，各種PLC通信，可能多達幾十個，幾百個。PLC和智能儀表，智能執行設備（如逆變器），還有網絡通信，數據交換，互操作。它可以連接到遠程控制系統，系統范圍可以大到10公里或更長。可以組成本地網絡，不只是PLC，高端計算機、各種智能設備也可以進入網絡。公共汽車網絡可用，網絡和網絡也可以連接在一起。互聯網可以把成千上萬的PLC、計算機和智能設備組織成一個網絡，網絡節點可以直接或間接通信，信息交換。

4 電氣自動化控制中PLC的應用措施

4.1 優化配電系統

配電系統的優化有著深刻的意義。因此，必須重視配電系統的優化設計，在配電系統優化設計過程中，最重要的是根據電氣工程自動化實際運行情況對運行系統和處于穩定狀態的配電系統進行優化設計，充分的配電系統是電氣工程自動化運行的核心要素，需要保證配電系統與通信線路的科學性、合理性，降低能源浪費現象的發生率，以此來達到配電系統的優化目的。

4.2 開關控制

PLC基本用繼電器代替虛擬繼電器，由于繼電器在控制斷路器時有一定的響應時間，可能會出現不能及時控制的結果，使用虛擬繼電器基本沒有響應時間問題，因此，可以快速控制斷路器。此外，應用虛擬繼電器還可以實現布線、維護等[4]。消除實際繼電器，當工作系統發生故障時，工人只需簡單地進行開關操作。PLC可以進行自動跳閘的動作，并給出相應的信號指令，不僅提高了其可靠性和效率，還改善了工作云的工作環境。

4.3 要注意減少損耗

在電氣工程自動化信息技術運行過程中，難免會產生一定的能耗，只有不斷提高電氣自動化系統的利用率，才能盡最大的努力將能耗降到最低，因此提高自動化系統的使用效率是完成節能設計的主要措施。促進自動化系統的使用效率，還可以提高企業的利潤，并使運行負荷處于一個合理的運行機制中，提高了能量傳輸質量。

4.4 模擬量與運動控制

在實際生產過程中，機電設備會產生許多物理量，因此需要控制，通過數字D/A轉換或A/D轉換，程序員可以識別和處理模擬。

4.5 選擇變壓器

變壓器的選型是電工自動化信息技術節能設計的關鍵流程。不同變壓器在系統中的能量損耗也是各不相同的，銅制變壓器比鐵制變壓器耗能少，這也會影響變壓器的能耗。電氣工程對變壓器的要求非常嚴格，在選擇變壓器的選擇過程中，應選擇具有功能多、損耗低的變壓器，還要保障變壓器的電流均衡，必須選擇適合自身生產情況的變壓器，從而做到節能環保。

4.6 嚴格控制電阻

電氣工程的電能在輸送電力的線路上會遇到相應的阻力，因此電能會受到電阻的影響而產生大量的能耗，電阻的影響是電氣工程自動化信息技術運行過程中能源浪費的重要因素。因此，電阻的選擇也比較重要，在選擇電阻時，需要根據實際設計來選擇輸送線路的截面積，盡量增大線路的總截面積，或者通過線性設計方法減小線路的長度來控制電阻，從而減少電阻造成的能量損失。

5 結語

電氣自動化代表了信息技術的一種不同的形式。電氣自動化信息技術在有效提高電力企業生產效率和整體利潤的同時，也減少了電氣自動化過程中資源浪費的可能性，在一定程度上能夠提高企業的經濟效益，推進電氣工程企業建設邁向現代化。隨著我國科學技術的不斷發展，自動化信息技術已成為電氣工程發展中必不可少的重要技術，而自動化技術的應用和發展在電氣工程中具有重要的作用和意義。傳統電氣化控制中PLC在自動化和電氣控制中的應用分析經常通過多種電氣聯絡線連接，因此會有很多問題，應用PLC可以很好地解決這些問題。本文首先闡述了PLC的含義，然后分析了PLC的主要特點。因此，設計人員必須加強自動化技術在電氣工程中的應用。只有這樣，才能真正實現工程合理化，提高電氣工程的運行效率。

參考文獻：

[1] 張海建.電氣工程中電力拖動系統自動控制與安全保護研究[J].新型工業化，2021，11（02）：213-214，218.

[2] 蒲天旺.電氣工程中電力拖動系統自動控制與安全保護的分析[J].電子元器件與信息技術，2021，05（01）：103-104，109.

[3] 李文軍.智能化技術在電氣工程自動控制系統中的應用研究[J].中國設備工程，2020（20）：25-26.

[4] 朱燕，張英光.智能化背景下研究人工智能在電氣自動控制中的運用[J].中國金屬通報，2020（10）：141-142.