PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用

東莞市豐業固體廢物處理有限公司 邱卓誠

1 引言

電力系統中PLC技術應用日益廣泛，尤其是在電力系統自動化控制領域中得到廣泛應用。同時，在部分常規電力工程自動控制系統中，采用繼電器作為一種利用微弱電信號進行強電信號電磁開關，但是由于控制系統復雜性，故障發現與排除比較困難，導致無法滿足不同技術的需求。不僅耗費大量人力、物力、財力，而且不能進行有效統一管理和有效維護，同時還存在較多故障、短路等問題，嚴重影響系統工作。

2 概念界定

2.1 PLC技術概述

PLC控制技術與其他控制技術有較大區別，主要包括微機、微處理器、繼電器等。繼電器控制主要是依據繼電器觸頭動作來完成對系統操作，其功能簡單、能耗高、使用壽命短。PLC是一種基于傳統繼電器接觸控制技術可編程控制器，其可克服傳統繼電器接觸控制技術不足，采用單片機，無需特殊計算機編程語言，具有操作方便、調試方便等優點，因此在機電控制領域得到廣泛應用。

另外，PLC存儲器具有可編程功能，能夠按照自動控制系統命令信息進行邏輯運算，同時控制器可對數據進行多次掃描，并將掃描結果傳送到執行模塊，再循環執行該程序。在電力自動化控制系統中，采用PLC技術具有輸入和輸出兩種接口，通過對存儲程序調節，達到控制目的。PLC技術設備由中央處理器、存儲介質、輸入/輸出接口、系統供電等構成，既可用于生產過程基本控制，又具有對產品進行質量監控、系統故障檢修等功能，極大地節約人力，最大限度地發揮機器制造優越性。系統整體如圖1所示。

PLC技術在機械領域得到廣泛應用，目前已是電力自動化系統關鍵技術，其可編程介質容量和相應設備配置也在不斷提高，如電腦、網絡等，在實際應用中，具有廣泛應用范圍，高效率、覆蓋范圍廣、綜合效果好等特點。

2.2 電氣工程自動化

電氣工程自動化是以先進計算機技術、完善信息化處理技術、自動化控制技術為基礎一門新興學科[1]。從電力工程自動化發展到現在，隨著電子技術與其他技術結合越，其已經應用到各個行業。從我國電力工程自動化發展現狀來看，其發展趨勢仍然是以計算機技術與電氣自動化產品結合，是當今計算機技術一個重要應用和發展方向。電力工程自動化控制所帶來巨大變化，必然會使工業生產更加方便。

3 PLC控制系統的核心技術及優勢

3.1 核心技術

3.1.1 控制技術

PLC工作過程包括啟動、自我檢查、信息處理、輸入和輸出。如發現有誤，就返回到系統自我檢查程序。PLC控制技術能夠將整個過程以梯形圖形形式表示出來，具有直觀、方便特點，也可采用序列圖表方法便于編寫。PLC控制系統由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括二極管、電線、開關等器件，這些器件都是PLC控制邏輯器件。而軟件作為控制功能載體，承載著控制邏輯信息，一般由控制器編程，由軟件邏輯來完成[2]。

3.1.2 可編程控制器的設計原則

PLC在設計時要遵循以下幾點要求：一是PLC必須滿足特定控制系統要求，必須簡單、易理解，這樣才能降低系統運行費用，突出PLC高穩定性、高可靠性、低成本等優點。二是PLC設計應具有一定界面特性，可進行擴充、更新、再開發。三是PLC包裝特性也要求其能應付日常維修。

3.2 PLC技術的應用優勢

目前，PLC技術具有以下幾點優點：一是利用PLC技術，可更好地滿足電力工程和自動化控制要求，從而達到電氣工程自動化程度；二是PLC技術可有效地融合信息技術和大數據技術，不斷提高科學技術水平，并使PLC技術應用范圍不斷擴大；三是電氣自動化控制過程中應用PLC技術，呈現出邏輯變化特征，通過應用存儲邏輯可對電氣系統周期不斷進行縮短，有利于逐步提升整體系統服務水平PLC技術優勢可主要分為以下幾個方面[3]。

3.2.1 控制功能

由于PLC技術具有很強控制能力，因此在電力系統中得到廣泛應用。PLC技術具有較好抗干擾性，使用簡單易用，能夠迅速、簡便地對各種控制系統進行修改，并滿足不同控制需求。PLC技術與常規繼電器控制方式相比，在操作中發生故障概率明顯降低，提高控制效率，提高整個系統抗干擾能力，確保整個項目的安全性和穩定性。另外，PLC技術還能對系統進行檢測，在系統發生故障或故障時，能迅速找到原因，便于工作人員迅速處理。具體控制如下。

一是數字操控。PLC技術是電力工程自動化控制中一項關鍵技術，其具有數字控制功能，能夠在系統發生故障時，迅速地發現問題所在，同時還具有數碼控制功能，操作起來非常方便，只需要簡單操作，就可自動解決問題，節省大量人力，真正做到自動檢查和自動維修，提高工作效率和質量。

二是自動控制。PLC技術在實現自動化方面也扮演著重要角色。由于電力裝置一般都比較大，結構比較復雜，所以操作起來比較煩瑣，很可能會出現各種各樣問題，而傳統手工方式不但工作量大，而且發生故障概率也很高，但是利用PLC技術，可實現對設備自動控制，并且在發生故障時，無需人力，由系統自動處理，大大提高自動化控制穩定性。

3.2.2 問題反饋

隨著技術發展，PLC技術也在不斷發展，其不僅能實現對電子、自動控制功能，而且還能實時對設備狀態進行實時反饋，并對設備運行情況進行實時匯報，然后由工作人員根據反饋信息進行調整，及時處理，確保設備正常、平穩運轉。

4 PLC技術在電氣工程及其自動化控制中的具體應用

4.1 優化控制順序內容

PLC技術廣泛用于電力系統順序控制，可成為電力系統基本管理與控制。如在火電廠發展中，工作人員利用PLC技術，可對鍋爐中殘余物和石灰進行清洗。在實施清洗工藝時，可使PLC技術控制能力得到最大程度發揮，體現出報警、監控、邏輯控制等優點，從而使企業整體工作效率和質量得到持續提升。PLC技術主要特點是采用自動控制方式，通過數據輸出和輸入，保證控制準確性和多樣性，從而使整個系統精度得到持續提升。要充分利用PLC技術實際應用價值，必須對自動控制系統進行優化，以使PLC技術在連續控制節能方面優越性得到體現。

4.2 完善開關量控制環節

在使用PLC技術以前，在傳統開關控制中，一般都是由電磁力繼電器來完成。在傳統開關量管理中，其表現出復雜特點，同時由于外部環境影響，在安全性、穩定性等方面往往會受到制約和干擾，無法保證系統總體運行質量和效果。隨著時間推移，電力行業發展已經不能真正地適應電力行業發展。PLC技術可在實際應用中得到很好解決，利用PLC技術將信息技術與通信技術、繼電器相結合，實現對電力自動化控制。采用PLC技術在開關量管理中應用，有助于逐步優化電力系統自動管理和控制，并能有效地保證整個系統運行質量和效果。

4.3 完善閉環控制環節

PLC技術所具有特性可使閉環控制系統各功能模塊得到更好優化，充分利用各自優點，防止出現操作故障，從而有效地保證整個系統安全與穩定。在實際操作中，電力工程及其自動化控制閉環控制流程，往往會依據數據信息經過處理，重新返回到過程初始階段，從而形成閉環系統。閉環控制程序在執行時，會因系統內部反饋機制而產生一定局限性。為了解決這種問題，采用PLC技術，員工可在生產中采用連續控制方式，提高整個電氣工程運行效率，從而提高電力公司經濟效益。

4.4 優化集中控制環節

在實施分散、集中控制過程中，采用PLC技術便于采用集中實施控制方式，實現對系統進行統一控制和管理，其中以自動化、電子為主。采用中央控制方式，可實現電力系統高效運行。利用PLC技術可實現對控制因素詳細分析，并根據實際情況進行優化和調整。

5 電氣工程及其自動化控制中運用PLC技術的相關建議

5.1 增進技術呈現網絡化特征

在實施電力系統和自動控制系統時，必須充分認識到網絡技術在電力系統中重要作用，從而使PLC技術得到更好運用，提高整個系統使用效率。這主要是由于我國信息技術飛速發展，以數字技術為主要發展方向，在電力工程及自動化控制系統中，采用PLC技術，可充分發揮PLC技術應用優勢，同時結合時代發展需求，要求工作人員加大研究力度和創新，可不斷提高PLC技術數字化水平。并將PLC技術應用于更廣泛行業和領域，以更好地適應不同行業和領域發展需要。

5.2 運行環境的不斷優化

要想更好地應用PLC技術，就必須充分發揮PLC技術作用和優點，營造良好操作環境。如在設備周圍環境中，要把溫度控制在1～45℃，同時要合理地控制環境濕度，一般不超過85%。另外，工作人員要注意觀察周圍是否存放易燃、易爆和腐蝕性物品。通過對PLC技術不斷優化，使整個系統運行更加完善，從而使整個設備運行更加穩定和正常。

5.3 提高系統整體抗干擾能力

電力工程及其自動化在實際運行和發展中，要不斷地改善自身安全性，又要減少其他干擾，就必須不斷地增強整個電力系統抗干擾性。工作人員在日常工作中，要不斷地提升整個電力控制系統抗干擾性能，必須根據現場實際情況，科學地安排接地點，以保證各接點合理分布。要把信號源接地狀況進行有效連接，科學地控制屏蔽。在此期間，若有信號源接地，則必須在信號端做好屏蔽。要避免對電網造成干擾，必須合理地控制系統供電位置，有效地干預濾波器介入，合理地配置具有很強屏蔽性能變壓器。

5.4 構建完善的應用PLC技術標準操作流程

將PLC技術用于電力工程和自動化控制系統，必須保證PLC技術在電力系統中應用更加規范和連貫性，并成為整個系統重要組成部分，以保證整個系統正常運轉。電力公司在發展過程中，為實現自身可持續發展，必須根據實際情況，制訂出一套完整應用程序，并建立相應系統，以充分發揮其應用價值，并建立完善應用PLC技術標準和操作流程，從而展現出智能化、信息性特征，并實現統一、規范使用。

5.5 加強PLC技術研究力度

PLC技術是目前國內電力系統自動化發展中較為常用一種自動控制技術，雖然近年來已被廣泛應用在行業、領域中，但由于其使用規范尚不健全，使用效果也不盡如人意。因此，在實施PLC技術時，需要制定一套完整應用標準，明確其適用范圍和技術規范，以便在實際應用中提供更好應用和維護。因此，要加強PLC技術應用，就必須加強PLC技術研究，將PLC技術與電力工程技術相結合，不斷地改進和改進現有技術，消除技術上缺陷，消除潛在安全隱患，并與國外同行進行交流，解目前國內PLC技術標準和開發情況，從而推動國內PLC技術研究和推廣。

5.6 培養PLC專門技術人員

由于PLC技術在電力工程中運用需要有專門技術人員，因此為使PLC技術在國內推廣應用得到較好發展，因此要提高PLC技術應用水平，就必須在各大院校加大PLC技術招生數量，制定明確人才培養方案，并對畢業生進行相應實踐培訓，從而真正掌握更多專業理論知識和實踐能力，從而在今后工作中充分利用PLC技術。

綜上所述，從上述內容可以看出，電力工程自動化已經成為電力工業發展一個主要方向，而在實施過程中，自動化控制是一個迫切需要解決問題，如果能將其實現，將會促進電力系統進一步發展。