PLC 技術在電氣工程自動化控制中的運用

馬曉燕

(新鄉廣播電視大學,河南 新鄉 453000)

0 引言

電氣工程作為目前的現代化工程,對人們的生活和社會的發展都有很大的幫助,不僅提高了人們的生活質量,還推動了社會的進步。 對于電氣工程行業而言,PLC 技術屬于自動化控制關鍵性技術之一,其在工作效率、投入成本等方面具有顯著優勢,為加速電氣工程產業的現代化發展,應做好PLC 技術的應用工作,以PLC 技術為支撐,切實提升電子工程綜合效益。

1 電氣工程的發展現狀

電氣工程的工作范圍和儀器設備的管理都非常復雜和廣泛,其中涵蓋了多種技術理念和管理模式。 比如建立電氣工程自動化系統使其相關電氣工程的投入成本大大降低;建立完善的網絡信息系統解決生產過程中出現的問題;統一標準的相關數據對接保證各項數據在傳輸流通過程中的準確性;提升員工各方面的素質推動整體電氣工程的穩步發展等。 由此可見,自動化控制系統為電氣工程發展搭建了進步的階梯,但其在電氣工程的發展應用過程中也會出現問題。

第一,在實際操作的過程中缺乏專業度較高的技術型人才。 首先,在人才培養方面,學習電氣工程的技術人才較少。 當代學生普遍認為,電氣工程屬于工作枯燥的“力氣活”,致使電氣工程成為冷門專業,報考的學生較少。 第二,在人才培養期間,存在理論知識教學重于實踐操作教學的錯誤方式,導致電氣工程人才缺乏過硬的技術實踐應用能力,繼而無法勝任電氣工程相關工作。 第三,電氣工程對其相應的機器設備和運行模式缺乏管理,使其生產質量有所下降,繼而出現了產品使用壽命短、安全性能低的現象。 之所以會出現上述問題,很大一部分原因是操作人員的懈怠和管理人員的寬松管理。 第四,儀器設備不夠先進。 目前,很多電氣工程都采用全自動化的方式進行管理,運用先進的科學技術手段促進電氣工程的發展。 為了跟上市場的腳步,相關人員應該不斷地探索新型技術和方法,這樣才能順應時代的潮流,推動其更快地進步和發展。

2 PLC 技術的應用優勢

PLC 技術在機械工程自動化方面得到了極其廣泛的應用。 隨著PLC 技術的進步和成熟,其不斷影響著各行各業的發展,為自動化控制領域做出了巨大的貢獻。 PLC 技術的應用優勢具體包括以下方面。

第一,應用便捷。 PLC 技術在使用的過程中極其方便,程序也較為簡單,其主要是運用簡單直接的梯形圖形、邏輯圖形或語句表等程序進行編程,且無須過多改變硬件及線路結構,即可完成PLC 程序設定,提升電氣工程自動化程度。 第二,性價比較高。 PLC 技術投入少,回報大,功能性強。 PLC 設備中有上千個編程原件,均可用于滿足用戶需求。 即使上千用戶同時使用,PLC 技術也可發揮出強大的控制能力。 與相同性質的繼電器相比,PLC 技術資金投入較低,成本優勢顯著,應用性能優異,可利用互聯網方式展開統一管理與分別控制。 同時,PLC 技術的強大性能可以直接帶動電磁閥和小型交流接觸器。 第三,便捷性強。 PLC 系統實現了標準化、系列化、模塊化設計,并且硬件配套較好、較全面,用戶選擇空間大,使用起來很便捷,可以根據自己的需要進行選擇。 PLC 技術的安裝也很容易,可以快速投入工作中。 第四,抗干擾性強。 前期的繼電器控制系統很多由于應用了中間繼電器、時間繼電器等電氣設備,容易造成接觸不良,導致儀器故障,造成很大的損失。 PLC 技術的使用不僅取代了這些繼電器,還優化了其系統的各項功能,不僅減少了故障,還為用戶節省了很多成本,創造出很多利潤。

3 PLC 技術應用于電氣自動化控制的途徑

3.1 PLC 自動控制技術

閉環控制PLC 技術、順序控制PLC 技術、開關量控制PLC 技術是PLC 自動控制中的核心技術。 其中,閉環控制PLC 是電氣工程自動化控制中應用價值最大的一項技術。 傳統依靠人工操作的電氣工程工作效率低,人力、物力、財力投入巨大。 將閉環控制PLC 技術應用于電氣工程,能夠通過操控轉速測量單位與電氣原件,大大提高電氣工程中各設備的準確率,減少失誤,之后再控制電氣工程中的電氣電機泵,達到對整個電氣工程的控制,讓電氣工程能一直保持穩定的工作狀態。

電氣工程還需要順序控制PLC 技術,依照其順序進行控制,比如在電氣工廠中,利用順序控制技術將生產過程中的爐渣和爐灰依照順序分離出來,通過PLC技術的順序控制賦予電氣工程的操作縝密的邏輯性,并做好現場轉播、主站層和遠程控制的系統工作,使其各方面的工作都能順利實施,使PLC 自動控制系統發揮出最大的作用。 同時,相關人員還要用PLC 的開關量控制技術在充足的時間保障下對電氣工程自動化控制工作的各項開關進行控制,縮短電氣工程自動化的控制時間,從而提高整體的工作效率。 自動化控制系統的效率提高了,整個電氣工程設備系統的工作效率將會同步提高,合理地利用好各項資源,提高企業的經濟效益。

3.2 數字控制能力

通過PLC 技術對電氣工程及自動化控制技術的幫助,能優化電氣工程與自動化控制系統。 PLC 技術對操作人員的技術要求較高,需要隨時保持高度警惕的工作狀態,對PLC 技術的自動控制系統進行管理,同時要熟練掌握PLC 技術的原理和操作方式。 數字控制能力是近代快速發展的自動控制技術,PLC 技術憑借該功能可對其他電氣工作進行良好的控制。 從運行原理、運算方法角度來看,其理解起來相對復雜,但實際操作較為簡單,可依托于某種工程各項標準,運用文字編碼的方式以特定的數字或符號表現出來,經過數字控制系統的邏輯處理與計算發布動作指令,并作用于相應的機械設備,從而達到控制的效果。

在生產不同的產品時,只需要將其參數和控制程序做出相應的調整,其他條件固定不變就可以進行生產,從技術和生產投入層面節省了人力、物力、財力。所有的資料信息都可以進行保存,在其需要保密處理的信息和材料上也可以做加密處理,以免信息和技術泄露。 由此可見,PLC 技術的數字控制能力應用價值非常高。 目前,隨著電氣工程的不斷發展,數字控制技術在信息識別上也得到了廣泛的應用。 數字控制技術可以檢查出信息的真偽,通過增加二進制的位數提高控制技術的精確度,減少了工作失誤。 檢測出錯誤的信息后,利用數字控制技術還可以對錯誤的信息進行糾正,避免了電氣自動化系統的失誤和故障。 數字控制技術選用了連接最快的纖維材料,通過控制智能終端與隔板,對其相關數據進行控制,實現了快速、科學、智能的安裝。 隨著數字控制技術的不斷優化和改良,目前,其不僅被應用在電氣工程中,還被其他行業廣泛應用[1]。

3.3 邏輯控制能力

PLC 技術作為一種可編程邏輯控制器,是利用可編程的存儲器,對其內部各項系統的邏輯運算、順序控制、計算、存儲、計時等進行指示,并通過控制系統對其進行控制。 在實際應用中,首先需要將控制的系統或程序利用邏輯控制器進行掃描,讀入所有輸入狀態和數據進行輸入采樣,并且將提取的狀態和數據存儲到相應的單元格內,輸入采樣之后進行轉入用戶程序執行和輸出刷新。 在這個過程中,如果輸入的是脈沖信號,那么掃描周期一定要小于脈沖信號的長度,因為在這個時期輸入狀態和數據不會根據實際情況的變化而變化,所以只有保證掃描周期與沖脈信號長度之間的規范控制,才能保證最終提取和錄入信息的準確度[2]。

接下來進入用戶程序執行階段,可編程邏輯控制器在掃描用戶程序和數據時按照由上而下的順序進行掃描,在掃描每一條梯形圖時,先從梯形圖左邊由各觸點構成的控制線路開始掃描,同時按照先上后下、先左后右的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算,最終刷新該邏輯線圈在系統RAM 存儲區中對應位置的狀態和結果,這種結果就是在這樣縝密的邏輯運算的方式中產生的。 在邏輯運算的過程中,輸入點在映象區內的狀態和數據都不會發生變化,而其他輸出點和軟設備在映象區或系統RAM 存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化,發生變化時,先掃描的梯形圖紙的掃描結果會影響排在后面掃描的梯形圖紙中的線圈和數據,后掃描的梯形圖得出結論的邏輯線圈的狀態和數據只能到下一個掃描周期才能對一開始的數據和程序發出指令。 因為邏輯控制的過程極其復雜和煩瑣,所以在整體的邏輯控制中,一定要非常嚴謹地做好各項數據,不管在哪個環節出現問題,都會影響整體的控制程序[3]。

3.4 交通以及中央空調的控制

在傳統的交通信號燈的設備工作中,經常會出現信號指示錯誤或故障,造成極其嚴重的交通事故。 此時,應用PLC 技術可在交通信號燈電氣工程自動化控制方面實現重大突破,對整個交通系統進行優化升級,提高信號燈的準確性,減少失誤故障導致的交通事故。例如,某市的交通大隊在該市的一個區進行調查,在傳統的交通信號燈設備工作下,平均每月因信號燈而出現的失誤是10 次左右,其中每月因信號燈失誤造成的交通事故為13 起左右,涉事車輛20 余輛,嚴重的交通事故會造成人員傷亡。 自從采用了PLC 技術優化后的自動控制技術,幾乎不會有失誤,提高了信號燈的準確率,減少了交通事故。

傳統的中央空調由數字控制器和繼電器等進行控制。 其中,冷卻水系統不完善、冷卻泵頻繁開啟會造成電機開啟和關閉頻繁,導致很多安全問題。 PLC 利用微處理器和控制中心的接口對中央空調內部的邏輯運算、數字運算和整體控制等方面進行數據緩沖、數據記錄、信號匹配和故障預警,從而實現在制冷的過程中,中央空調的控制系統可以使冷卻水通過冷凝器把高溫、高壓的氣體轉成冷空氣,再將所釋放出來的熱量排到地下。 制熱時,冷凝水通過冷凝器吸收熱量進行供熱的同時,將冷空氣排入地下。 在上述過程中,PLC 技術充分發揮了優化后的中央空調控制系統邏輯運算和定時功能,提高了中央空調的數字化和智能化的能力[4]。

3.5 做好后勤工作

想要讓電氣工程健康、平穩地發展,就需做好各項后勤保障工作,這樣電氣工程自動化控制系統才能有發揮作用的空間。 (1)及時對電氣工程和PLC 技術中的各項設備進行檢查和維修,盡量減少在日常工作中的故障,并且對其相應的老化部件進行調整或更換。如果出現故障問題,在很大程度上會影響儀器的正常運行,甚至導致電路出現短路的現象。 為了避免出現故障,電氣工程的管理人員應成立檢核與維修部門,定期檢查和維修設備,確保各項設備和儀器可以正常運行[5]。 (2)定期對電氣工程的員工進行培訓,使員工充分了解電氣工程中的各項設備和系統的工作原理,以此規范各項儀器的使用方法,盡量避免在儀器和設備的正常運作下,因操作人員的操作不規范所導致的儀器故障問題。 通過企業的培訓讓員工的工作素養不斷提高,這樣員工在工作的過程中才能盡心負責。 此外,單位還可定期進行制度和操作規范的考核,建立獎懲機制,安排專職人員進行培訓、監督、考核,通過員工各項工作素質的穩步提升,帶動企業的整體發展。 (3)保障電氣工程的安全工作。 傳統的電氣工程工作環境很容易發生安全事故。 目前,在PLC 技術的智能管控下,安全隱患大大減少。 但電氣工程畢竟屬于高危的工程,一定要避免安全事故的發生,因為在電氣工程中發生安全問題會對企業效益、儀器設備甚至是人身安全都造成很大的影響,尤其是在使用PLC 技術之后,部分企業和員工過于依賴高科技智能系統,對平時的工作環境和儀器安全都疏于管理,比如易燃、易爆物品亂丟、亂放,安全設備不齊全,不定期檢查等,一旦發生安全事故,沒有能力解決,最終釀成大禍。 (4)完善相關體系和機制,由專職人員負責和管理,嚴格規范員工的操作方法和流程,計入績效考核,監督和實施的管理人員必須做到公平、公開、公正,使各職能部門和員工都能夠按照要求和標準開展工作。

4 結語

PLC 技術的不斷進步和發展,對電氣工程自動化控制技術具有重大的推動作用。 不斷完善內部結構,利用其嚴謹的技術手段和清晰的邏輯能力,對電氣工程自動化控制系統進行優化,可降低電氣工程的投入成本,同時加快生產速度,提高電氣工程的生產質量,促進電氣工程的發展。