關于現代電氣控制與PLC 應用技術的思考

上官緯

（寧波家聯科技股份有限公司， 浙江 寧波 315200）

0 引言

PLC 的全稱是可編輯邏輯控制器（Programmable Logic Control），集中應用于電氣設備控制領域，內部主要涉及的板塊是存儲計算、技術和邏輯編程。 PLC 控制器可按照不同的結構分為兩類，固定式和組合式[1]。 通過有效結合PLC 技術、現代電氣工程和自動化控制技術，實現了我國電氣工程與自動化控制水平大幅提升， 在PLC 技術具體應用過程中需要工作人員全程關注各項技術融合應用的每個細節，清晰掌握技術使用過程中的難點、要點，最大化發揮出PLC 技術的應用價值， 不斷強化電氣工程自動控制系統功能。本文筆者將結合PLC 技術應用優勢，對該技術在現代電氣控制中的應用進行深入剖析， 旨在為電氣工程及自動化控制更好的發展提供參考意見。

1 現代電氣控制及其主要技術分析

PLC 技術主要包含計算機技術和自動化技術這兩項基本技術， 基于充分的融合后構成了全新的高新技術，PLC 技術應用范圍伴隨現代科學技術的進步而逐漸擴大，在眾多領域中均有良好的應用效果，最為突出的就是電氣自動化控制領域，其是支撐電氣設備完成自動化控制的重要技術支撐。 在具體應用中， 該技術有一個重要的使用前提，就是預留一個專門的空間用于存儲數據，此項技術的工作方法是借用提前編制好的計算機程序執行數據分析和存儲，然后向外輸出經處理后的數據，這樣就完成了PLC 模式下的電氣設備控制數據接收，進而實現電氣設備自動化控制[2]。 通常情況下，PLC 構成分為4 個部分，編程器、存儲器、CPU 和數據接口。編程器主要用于編寫計算機程序；存儲器的功能是提供數據存儲空間；CPU 分析數據；數據接口完成數據傳輸。PLC 對每個部分的運行性能均有嚴格的標準要求，只能在達到相應質量要求的情況下才能不影響技術功能正常發揮。PLC 技術的應用從簡單的工業生產、汽車生產流水線，逐步發展到今日的各個領域，隨著應用范圍越來越廣，可完成的任務也愈加復雜。 基于現代電氣工程建設分析電氣控制技術應用現狀，當前在現代電氣控制應用中相對頻率更高的技術類型有下面幾種。

1.1 智能控制技術

智能控制技術在現代電氣控制中的應用具體指的是以集中、全面為要求處理收集的數據信息，以此為基礎整體控制和動態化檢測電氣工程系統運行的設備情況，從而實現電氣工程控制。 各國的重點研究技術內容中都包括了現代電氣的智能控制技術。 合理有效的在電氣工程系統中應用智能控制技術能夠在第一時間發現系統運行中的突發故障，并通過故障信息分析采取對應處理措施[3]。另外需要注意的是，在具體應用過程中要預先優化整個電氣工程中的設備， 重點是分析電氣設備的自適應能力與精度， 這是保障整個電氣工程系統靈敏度與適應性的關鍵。與此同時，基于智能控制系統的應用提升電氣工程系統的故障自診斷能力，進一步推動現代電氣工程技術發展。

1.2 非線性控制技術

以往的電氣工程系統控制都是圍繞多元線性理論和技術展開的， 一直以來也取得了良好的電氣工程系統控制效果。不過在電氣工程各項系統復雜性提升的過程中，特高壓交直流并網模式下逐步建設發展的電力工程，如若繼續沿用以往的線性控制技術是無法滿足現代系統運行需求的。在此背景下，非線性控制不管從理論層面還是技術層面均朝著成熟的方向發展， 越來越多的應用于電氣工程系統設計和運行中，因此在電器產品設計領域中出現了多種以非線性控制技術應用為主的產品類型，最重要的是其在實際應用中表現出了良好控制效果。 另外，據相關研究結果表明，在電氣工程系統中融合非線性控制技術除了能提升控制精度，還能很好滿足電氣工程系統運行中的發動機電壓需求，同時在多種參數調整控制中實現電氣工程系統動態頻制，表現出高水平的電氣控制水平。

1.3 模糊控制技術

電氣工程系統中的模糊控制技術應用相對于PID 控制技術展開的，兩種控制技術的應用結果相比有差異，關于電氣工程各項子系統運行狀態的監督， 模糊控制技術可以將其充分的反映出來， 提供精準控制電氣工程系統運行的數據，并促進電氣工程系統控制靈活性提升。要明白模糊控制技術應用于電氣工程系統控制的原理， 是先有效判斷收集信息并完成信息轉換， 再按類別要求傳輸到不同子系統中， 從而在短時間內合理控制一個系數控制時間，達到提升系統控制的響應效率。

2 PLC 技術的應用優勢

2.1 可靠性

圍繞一系列數據測算流程形成的操作應用系統就是PLC 控制技術， 其所有系統化操作都是基于對應編程實現的，這種系統化控制有著極強的可靠性[4]。 以電器數控車床為例， 控制系統中的原始數據信息以特定的傳輸途徑全部錄入控制系統中， 再經過控制系統內部各種程序化操作來落實系統指令，完成指定的處理內容，整個程序運作的可靠性就來源于精準的數據。 先掌握電氣工業機床一類的設備的各項機械指標，精準輸入數據，最大化杜絕出現數據狀態與器械要求不符的情況出現， 降低生產設備受損風險，保證工業產品生產精度。

2.2 完善性

兼具多種應用功能的PLC 技術是一個綜合技術融合體，具體包括邏輯運算、人機互動、數據處理、即時記錄等，在系統化運作模式下就能有效控制整個工業生產線。 在具體的應用環節中，這種工業設備因包含大量軟繼電器之類的抗干擾部件，所以能有效阻斷隔離掉系統化操作流程中的一切外界干擾，同時在異常出現的第一時間就能以工業設備為中心啟動外部預警系統來識別、比對異常信息，此時中央控制器也會接收到運行故障和待維護請求，這個流程體現出了細致、完善的特點，有效降低了運行系統故障率，助力系統設備使用壽命延長。

2.3 便捷性

便捷性主要體現于操作層面上， 由于PLC 技術可以根據既定的編程自動進行一系列操作， 在相對完整的控制系統中設有多個分工不同的數據接口， 比如模擬量運算、開關量控制、數據處理、運行控制、通信與聯網等，如此一來就能更加流暢的操作和控制系統運行[5]。盡管在具體運行過程中，PLC 技術會難以避免的受到系統外變量波動和空間輻射的影響， 不過借助高速運轉節拍就能直接采取一次性的精確操作從容應對， 同時符合既定的參數標準確保所有工業零件生產和加工任務的質量， 最大化避免手動操作帶來的數據差異， 正常輸入或輸出系統性信息。 所以不管是流程上還是操作上，PLC 技術的應用都有著簡化、便捷的特點。

3 PLC 技術在電氣設備自動化控制中的應用分析

關于PLC 操作流程， 相關程序語言表達方式多種多樣，有不同的符號和各種圖形， 相對重要的表達方式就是語句表、梯形圖、高級編程語言、邏輯符號等，每種表達方式都能在工作環節中讓數據直觀的呈現出來并全面解讀接收到的數據。PLC 技術在解讀數據的過程中可以從順序、閉環、運動等多個不同層面的控制實現應用，整個工作流程需經過采樣輸入數據、執行用戶程序以及刷新輸出等階段。

3.1 PLC 技術在程序編制中的應用

很多企業在程序編制過程中都會使用PLC 技術，因為該技術能夠在很大程度上提升相關控制器的功能應用效果， 比如電氣設備自動化控制系統中引入PLC 技術就能高效完成系列清潔工作， 合理發揮PLC 技術能夠在保證生產工作效率的同時有效降控運行成本[6]。 所以，從事于電氣設備自動化控制運行工作的人員有必要正確認識PLC 技術并將其應用到實際工作中， 并致力于研究如何優化PLC 技術的安全性和穩定性， 有關技術人員要根據實際運行和傳感情況來融入PLC 技術。 程序編制工作人員需用探索科學的方式引入并應用PLC 技術。

3.2 PLC 技術在開關控制中的應用

電氣設備自動化控制體系中的一個重要構成部分就是開關控制， 那么在具體應用中必然離不開PLC 技術的應用。就電氣自動化控制流程而言，對設備的有效控制和管理均是通過數碼編程支撐下實現的。此外，在相關科學技術發展的進程中已經逐漸凸顯出了傳統開關控制模式的弊端和不足， 現代電氣工程系統的運行需求已經得不到完全的滿足， 因此時常出現運行故障而缺失自我保護和預防能力。 科學合理運用PLC 技術就能在很大程度上避免故障問題出現。第一，相關技術人員以數碼編程的形式直接控制斷電開關，讓設備損耗程度降到最低，延長設備使用壽命； 另外還需要技術人員在操作過程中將傳統繼電器替換為虛擬裝置， 以便在出現設備故障時通過虛擬器開啟自我保護功能，不讓設備進一步受損；第二，伴隨著現代設備的升級與發展，PLC 技術在應用過程中也要尋求創新，要細心積累并分析應用環節中出現的問題，對應的技術人員也要不斷強化自身專業技能， 為工作效率的提升奠定人力基礎。

3.3 PLC 技術在系統閉環過程控制中的應用

PLC 技術的系統閉環過程控制中的應用其實屬于一項補充性應用， 結合現場控制與自動化運行兩種方式來實現所有的閉環系統操作， 從而讓PLC 控制系統的日常化運行中還能得到常規控制系統的補償性支持， 更好的保證閉環過程控制的可靠性和安全性。 一般情況下，PLC應用系統最為重要的三個部分就是電子調節單元、 轉述測量單元和電液執行單元， 將這三個部分組合在一起就可發揮調解系統運行的作用， 這樣才能在調節環節中按照特定機器運作規律開展對應的系統化操作， 從操作層面確保控制合理性。 就我國現階段電器閉環控制系統而言，運行過程中的整個系統可足以控制泵機的工作時長，讓其保持在既定范圍內， 這樣就能通過調整運作時間來控制泵機設備受損情況，給予設備運作一定間隙，杜絕運作過程帶來的泵機損耗。

3.4 PLC 技術在通信數據處理控制中的應用

PLC 技術應用下的系統控制器全程運作模式會根據數據采集和規整實現數據編號， 并結合對應點符號完成信號傳輸與發送。 整個過程的第一步就是數據自動化處理，以PLC 脈沖量計算為例，數控機床角度調整可通過系統化控制來實現， 具體是明確電機的細分數后經過一系列計算得出步進電機轉動一圈需要的脈沖總數。 第二步就是明確步進電機滾輪的直徑， 通過滾輪周長結果來算出每一次脈沖的運行距離， 然后才能根據設定距離的計算反向推出運行所需的脈沖總數[7]。第三步要以電氣設備通信的智能化為目標應用PLC 技術， 聯合多個通信接口分門別類完成信號接收與傳輸。以數控機床加工為例，常規的加工精度要求是0.05～0.1nm， 整個精度控制主要是以數字信號形式完成， 每一次數控裝置由脈沖信號輸出時，機床的移動部件就會對應移動0.001nm，約等于一脈沖量。 數控裝置還能有效補償機床與傳動鏈之間的反向鏈間隙，以及與絲桿螺距之間的平均誤差。通信數據綜合分析與處理可以說是PLC 系統化操作中較為突出的數據化、智能化和自動化表現。

3.5 具體應用分析

第一，數控機床中PLC 技術的應用。 在機床中合理應用PLC 技術能夠動態化的全程監督機床運行，隨時監測出現于機床運行中出現的故障，并給與明確的指引信息以便精準的找到故障位置，一方面極大的減輕了員工的工作壓力，另一方面為機床正常運行保駕護航。 若故障出現在機床運行過程中，運用了PLC 技術的系統就能即刻發出報警信息，相關技術人員可以以報警信息為依據采取針對性方案解決當下問題，快速讓機床運行狀態回歸正常，不耽誤整個工作效率和任務進度。 第二，立體倉庫中PLC 技術的應用。 在立體倉庫中科學運用PLC 技術能夠自動化管理倉庫物流操作。 在實際運用中都是以相關技術人員為主導，基于對PLC 技術的掌握，通過接收所有和立體倉庫有關聯的信息數據，經綜合分析后成功轉換信息數據為指令形式，以便運行相關設備執行任務，實現統一化設備管理。立體倉庫中的PLC 技術應用大大提升了整個電氣工程自動化控制系統精準性，推動倉庫管理水平提升。

4 結束語

總而言之，PLC 技術圍繞處理器構建從數字運算知識轉向自動化控制的運行模式，兼具可靠性、全面性和便捷性的優勢，有效的推動了電氣自動化發展，兩者的結合應用同時大大提升了電氣自動化控制系統的運行穩定性和效率，促進運行系統朝著智能化方向發展，基于系統維護程序的簡化大大降控系統基本成本。 根據現有運用現狀信息分析， 可大膽預測PLC 技術在電氣自動控制系統中的應用會愈加廣泛和深入。