工業(yè)信息化下數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用研究

盛景亮

（松原職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 吉林 松原 138000）

0 引言

在工業(yè)領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展和工業(yè)信息化的推進(jìn)，為工業(yè)電氣自動化控制帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在這一背景下，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）作為一種重要的數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用日益廣泛。PLC 通過可編程的邏輯功能和接口，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)過程的自動化控制和監(jiān)控，為企業(yè)提供高效、可靠和靈活的生產(chǎn)控制解決方案[1]。本文旨在深入研究工業(yè)信息化下數(shù)字技術(shù)PLC 的應(yīng)用現(xiàn)狀，以全面了解其在工業(yè)電氣自動化控制中的實(shí)際應(yīng)用情況。通過收集和分析相關(guān)文獻(xiàn)和案例研究，將重點(diǎn)關(guān)注PLC 技術(shù)在不同工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域和具體應(yīng)用場景。通過對現(xiàn)有應(yīng)用現(xiàn)狀的綜合研究，旨在揭示PLC 技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景，為工業(yè)自動化控制的優(yōu)化與創(chuàng)新提供理論與實(shí)踐的支持。通過對PLC 技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行深入研究，全面了解其在不同行業(yè)和領(lǐng)域中的應(yīng)用情況和效果。通過對現(xiàn)有應(yīng)用案例的歸納和總結(jié)，探討PLC 技術(shù)在提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化生產(chǎn)流程、降低成本和改善產(chǎn)品質(zhì)量等方面的優(yōu)勢和作用。同時，還將探討PLC 技術(shù)在工業(yè)信息化、智能制造和可持續(xù)發(fā)展等方面的潛在應(yīng)用和發(fā)展趨勢。

1 工業(yè)信息化下數(shù)字技術(shù)PLC 的應(yīng)用現(xiàn)狀研究

PLC 是一種專門用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的數(shù)字電子設(shè)備。該設(shè)備主要通過可編程的邏輯功能和接口，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)過程的自動化控制和監(jiān)控。PLC 控制是指利用PLC 設(shè)備來控制和管理各種工業(yè)過程的操作。PLC 的基本組成結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 PLC 基本結(jié)構(gòu)

由圖1 可知，PLC 控制系統(tǒng)通常由一個或多個PLC 控制器、輸入模塊、輸出模塊、傳感器、執(zhí)行器和人機(jī)界面組成。PLC 控制器是PLC 系統(tǒng)的核心部件，該控制器通過讀取輸入信號、執(zhí)行預(yù)設(shè)的邏輯程序，并根據(jù)程序的要求控制輸出信號，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備、機(jī)械和工藝的控制。PLC 控制器的邏輯程序通常使用專門的編程語言，如梯形圖、功能塊圖或結(jié)構(gòu)化文本語言進(jìn)行編寫，以實(shí)現(xiàn)各種邏輯判斷、計(jì)算和控制操作[2]。目前，PLC 控制在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)具有廣泛的應(yīng)用，例如生產(chǎn)線控制、機(jī)械操作控制、自動化裝置控制等。首先，PLC 技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的機(jī)械控制方式已經(jīng)無法滿足復(fù)雜生產(chǎn)過程的需求，而PLC 作為一種高度可編程和靈活的控制系統(tǒng)，能夠滿足不同行業(yè)的自動化需求。在制造業(yè)中，PLC 常用于流水線控制、機(jī)器人控制、自動化裝配線等。在能源行業(yè)，PLC 可以用于電力系統(tǒng)的監(jiān)控和控制，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的智能化管理。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，PLC 技術(shù)可以用于交通信號燈的控制和路燈的智能管理。在建筑領(lǐng)域，PLC 技術(shù)可以應(yīng)用于樓宇自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對照明、空調(diào)、安防等設(shè)備的集中控制和管理。其次，PLC 技術(shù)在提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用。由于PLC 具有高度的可編程性和靈活性，可以根據(jù)不同的生產(chǎn)需求進(jìn)行快速調(diào)整和優(yōu)化。通過使用PLC 技術(shù)，企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。PLC 還能夠減少人工操作的錯誤和不穩(wěn)定因素，提高產(chǎn)品的一致性和質(zhì)量[3]。此外，PLC 系統(tǒng)還具有實(shí)時監(jiān)控和故障診斷的功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)中的問題，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。此外，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC 技術(shù)也在不斷演進(jìn)和融合。現(xiàn)代的PLC 系統(tǒng)不僅僅是一個簡單的控制器，還具備了更多的功能和特性。例如，現(xiàn)代PLC 系統(tǒng)可以與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制。PLC 還可以與其他數(shù)字技術(shù)如人機(jī)界面、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)更高級的自動化控制和數(shù)據(jù)管理。這使得PLC 技術(shù)在智能制造和工業(yè)信息化領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。

2 PLC 在工業(yè)電氣自動化控制中的必要性與重要性

PLC 在工業(yè)電氣自動化控制中具有重要性和必要性。主要通過以下幾點(diǎn)優(yōu)勢凸顯。首先是PLC 的自動化控制能力。PLC 是一種專門設(shè)計(jì)用于控制和監(jiān)控工業(yè)過程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它具備強(qiáng)大的計(jì)算能力和邏輯控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)設(shè)備、生產(chǎn)線和工藝流程的自動化控制。PLC 可以根據(jù)預(yù)設(shè)的程序和邏輯條件，自動執(zhí)行各種操作，如開關(guān)控制、運(yùn)動控制、傳感器數(shù)據(jù)處理等，從而實(shí)現(xiàn)高效、精確和可靠的工業(yè)生產(chǎn)過程。其次是靈活性和可編程性。PLC 系統(tǒng)具有靈活性和可編程性的特點(diǎn)，可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行定制和調(diào)整。通過編寫和修改PLC 程序，可以靈活地配置和調(diào)整控制邏輯，以適應(yīng)不同的工藝要求和生產(chǎn)流程。這使得PLC 系統(tǒng)能夠應(yīng)對不同的工業(yè)應(yīng)用和生產(chǎn)需求，為企業(yè)提供更高的靈活性和適應(yīng)性。然后是可靠性和穩(wěn)定性。在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，穩(wěn)定性和可靠性是至關(guān)重要的因素。PLC 系統(tǒng)經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和測試，具備高度的穩(wěn)定性和可靠性。它們可以在惡劣的工作環(huán)境下運(yùn)行，并能夠抵御電磁干擾、溫度變化和震動等不利因素的影響。PLC 系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性確保了工業(yè)生產(chǎn)過程的連續(xù)性和可控性。接著是數(shù)據(jù)采集和處理能力。PLC 系統(tǒng)不僅可以控制工業(yè)設(shè)備和過程，還可以采集和處理各種數(shù)據(jù)。通過與傳感器和執(zhí)行器的連接，PLC 可以實(shí)時獲取和監(jiān)測工藝參數(shù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)等信息。這些數(shù)據(jù)對于生產(chǎn)過程的監(jiān)控、分析和優(yōu)化至關(guān)重要。PLC 系統(tǒng)能夠高效地采集和處理大量數(shù)據(jù)，提供準(zhǔn)確的反饋和決策支持，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化和數(shù)據(jù)驅(qū)動的生產(chǎn)管理。最后是故障診斷和維護(hù)便利性。PLC 系統(tǒng)具有良好的故障診斷和維護(hù)便利性。通過PLC 系統(tǒng)的報警功能和自檢功能，可以快速發(fā)現(xiàn)故障和異常情況，并及時采取措施進(jìn)行修復(fù)。此外，PLC 系統(tǒng)還具備遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)的能力，可以通過網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問和控制，方便技術(shù)人員進(jìn)行故障排查和維護(hù)工作，減少停機(jī)時間和維修成本。

PLC 在工業(yè)電氣自動化控制中的必要性和重要性不言而喻。PLC 能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制、靈活適應(yīng)需求、保證穩(wěn)定可靠性、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理，并提供故障診斷和維護(hù)便利性。通過PLC 的應(yīng)用，企業(yè)能夠提高生產(chǎn)效率、降低成本、改善產(chǎn)品質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)智能化和可持續(xù)發(fā)展。因此，PLC 在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用具有重要的戰(zhàn)略意義和廣泛的應(yīng)用前景，研究將進(jìn)一步分析其具體的應(yīng)用路徑。

3 PLC 在工業(yè)電氣自動化控制中應(yīng)用路徑研究

工業(yè)電氣自動化控制是指利用電氣技術(shù)和自動化技術(shù)對工業(yè)生產(chǎn)過程中的設(shè)備、機(jī)械和工藝進(jìn)行自動化控制和管理的一種系統(tǒng)化的方法。通過應(yīng)用電氣元件、傳感器、執(zhí)行器、控制器和計(jì)算機(jī)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)過程的監(jiān)測、控制和優(yōu)化。其目標(biāo)是提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和保證生產(chǎn)安全。在工業(yè)電氣自動化控制中，電氣技術(shù)主要負(fù)責(zé)提供電力供應(yīng)和傳輸，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的電氣連接和驅(qū)動。自動化技術(shù)則負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，包括采集和處理工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯和算法進(jìn)行決策和控制操作，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)過程的自動化監(jiān)控和調(diào)節(jié)。工業(yè)電氣自動化控制廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域，如制造業(yè)、能源行業(yè)、交通運(yùn)輸、化工、電力等。該項(xiàng)技術(shù)可以用于控制生產(chǎn)線、機(jī)械操作、儀器儀表、傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工藝流程的自動化、調(diào)度和優(yōu)化。通過應(yīng)用電氣自動化控制技術(shù)，企業(yè)能夠提高生產(chǎn)效率、降低人工成本、減少人為錯誤、提高產(chǎn)品質(zhì)量、確保生產(chǎn)安全，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化和可持續(xù)發(fā)展。PLC 在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用路徑有以下幾點(diǎn)。首先需要進(jìn)行需求分析，了解企業(yè)的生產(chǎn)過程、工藝要求和控制需求。通過與相關(guān)部門和人員的溝通，確定PLC 在工業(yè)電氣自動化控制中的具體應(yīng)用目標(biāo)和需求。其次是用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)。基于需求分析，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這包括確定PLC 系統(tǒng)的硬件組成，如選擇適合的PLC 型號和模塊，確定I/O 設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器等的連接方式。同時，還需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編寫PLC 程序和控制邏輯，定義輸入輸出變量和相關(guān)功能模塊。再者根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行PLC 硬件的安裝和配置。這包括將PLC 模塊安裝到機(jī)柜或控制盤中，連接各種輸入輸出設(shè)備，如傳感器、執(zhí)行器、按鈕和指示燈等。同時，還需要進(jìn)行電源和通信線路的連接。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，編寫PLC 程序，并進(jìn)行調(diào)試和測試。在軟件編程過程中，根據(jù)控制邏輯和功能需求，設(shè)置相應(yīng)的輸入輸出邏輯、時序控制、報警處理等。通過模擬輸入信號和輸出觀察，驗(yàn)證PLC 程序的正確性和穩(wěn)定性。完成PLC 系統(tǒng)的軟硬件集成和聯(lián)調(diào)工作。將PLC 系統(tǒng)與其他自動化設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)接，如與傳感器、執(zhí)行器、人機(jī)界面（HMI）、上位機(jī)或SCADA 系統(tǒng)等進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互。確保整個系統(tǒng)能夠協(xié)同工作和實(shí)現(xiàn)預(yù)期的自動化控制功能。一旦PLC 系統(tǒng)正常運(yùn)行，需要進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測和優(yōu)化。通過實(shí)時監(jiān)測和分析PLC 系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、工藝參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題和優(yōu)化潛力，并及時采取措施進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。這可以通過監(jiān)控界面、報表分析和數(shù)據(jù)采集工具實(shí)現(xiàn)。定期進(jìn)行PLC 系統(tǒng)的維護(hù)和升級工作。包括對PLC 硬件的定期檢查和維護(hù)，如清潔、緊固和更換備件。同時，也需要對PLC 軟件進(jìn)行升級和優(yōu)化，以適應(yīng)生產(chǎn)需求的變化和技術(shù)的更新。

4 結(jié)語

隨著工業(yè)信息化的快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化控制中的應(yīng)用正日益重要。本文針對工業(yè)信息化下數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，PLC 作為一種靈活、可編程的數(shù)字電子設(shè)備，在工業(yè)自動化控制中發(fā)揮著重要的作用。通過PLC 的應(yīng)用，企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制和監(jiān)控，提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)智能化和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。PLC 技術(shù)具有自動化控制能力、靈活性和可編程性、可靠性和穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)采集和處理能力以及故障診斷和維護(hù)便利性等優(yōu)勢。在工業(yè)電氣自動化控制中，PLC 的應(yīng)用路徑包括需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件安裝與配置、軟件編程與調(diào)試、系統(tǒng)集成與聯(lián)調(diào)、運(yùn)行監(jiān)測與優(yōu)化，以及維護(hù)與升級等關(guān)鍵步驟。通過深入研究和探索PLC 技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，相關(guān)工作人員可以更好地把握數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，為企業(yè)提供合適的控制解決方案，提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)智能化和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。