PLC 技術在電氣工程自動化控制中的應用

梁耀光

（梧州職業學院，廣西 梧州 543002）

0 引言

隨著自動化控制技術的發展，電氣設備的自動化控制更為高效，能夠在自動化控制運行期間有效解決傳統控制模式的缺陷和問題。當前，在應用自動化控制技術的過程中，除了要掌握PLC 技術的結構剖析和設計準則外，還應同步結合該項技術在電氣工程自動化控制中的應用情況，通過總結PLC 技術的應用特征，分析電氣設備自動化系統的內部結構，才能提出有效、完善的優化對策，加快現代化電氣項目的整體建設進程。

1 PLC 技術結構剖析及設計準則

PLC 具有很強的穩定性，在機械裝置運用、生產工藝、簡單操作和程序控制等環節具有關鍵作用，并且能夠結合簡單故障作出準確診斷。該方法具有獨立輸入地址的功能，PLC 指令能夠檢測輸入狀態是否開啟或關閉。PLC 系統配備繼電器觸頭，且具備邏輯功能，當所有的觸頭全部關閉時才會有電流通過。

在運用PLC 技術時，通常需要將電子信息、電子控制等兩種技術結合，借助軟件的支持實現邏輯控制目標，使系統能夠順利執行工作指示，有利于提升日常的工作效率。

隨著科技的發展，在PLC 技術的研發過程中，使該項技術也逐步得到發展，并形成了以PLC 為代表的核心技術，在各個行業都有著廣泛的應用。在電力系統的自動控制階段，采用PLC 技術可以降低人力、材料的成本，從而為企業節省相關費用[1]。

1.1 PLC 控制器的結構組成

在建立PLC 系統時，一般都要借助于柜體和模塊化兩種方式，采用分散式的總線架構，能夠優化日常工作成效。其中，對于柜體式結構而言，主要包括以下幾方面的組成部分，即：中央處理器、供電器、LED 顯示板、內存儲器、電子元器件等等。隨著PLC 系統的運行，其中所涉及的工作內容各不相同。在選擇中央處理機時，為確保其型號符合要求，在一般情況下，會以滿足自動控制基本需求作為參考標準，篩選合適的設備型號。在使用模塊式結構的過程中，可以看出主要包含以下5 種模塊，即：中央處理器、供電器、內存儲器、輸入輸出（I/O）等。

1.2 PLC 控制器的設計準則

在研發PLC 控制器時，通常需要派遣專業的技術人員，以高質量性、高經濟性、高穩定性為基本參考依據，指導并開展控制器研發工作。

高穩定性一般是指PLC 技術在實際應用中，采用自動運行方式，實現對基礎參數和組態的控制。通過該系統的工作，可以保證其在正常工作條件下的穩定運行，從而提高電力工程自動控制的工作效率。其次，就高品質來說，一般是指在制造PLC 控制系統時，其品質要符合設計要求。在電力系統的自動控制運行中，必須保證PLC 控制器長期工作，并保證其總體工作狀況符合要求，以保證員工和維護人員的安全。最后，高經濟性是指在電力系統的運行過程中，以自動化控制為基礎條件，在優化PLC 控制器運行質量的同時，在制造PLC 控制器時，能夠達到減少費用的效果。不僅如此，在企業的生產、加工等環節，還可以取得較好的經濟效益。

1.3 PLC 控制器的技術優勢

隨著現代工業的發展，電力系統的自動化控制可以節約大量的人力、物力等資源。隨著PLC 技術的不斷發展，已成為工業產業在發展中的主導力量。

首先，對于PLC 技術，與多種工作環境之間，均能夠保持良好的適用性。在系統的工作過程中，通過集成電路板，并在控制器的加持下，確保整體通信的準確性。不僅如此，PLC 系統由于外殼的牢固，不易受到外部環境因素的影響。所以，盡管處于潮濕的環境條件中，系統仍然能夠持續工作。

（1）PLC 技術的應用范圍很廣，且操作方式簡單。在國防裝備制造過程中，利用PLC 技術可以制造出低誤差的集成裝置。由于PLC 技術具有高精度的優勢，可用于醫療器械生產過程中，并且在其他領域同樣具備明顯優勢。如：建筑、自動化、航空、航海等領域。

（2）在復雜度高的產品中，要求采用套接式工藝的情況時，可以將PLC 技術應用到微型控制系統中。由于PLC 設備的體積較小，整體的操作空間大，所以能夠為操作環節提供便利。

（3）PLC 技術維護簡便，一旦系統發生故障，若不能繼續正常工作。此時，技術維護人員可以對系統進行分級檢查，快速查找故障原因。在操作PLC 技術時，以邏輯控制、數據信息控制、模擬化控制等方式來完成。

2 PLC 技術在電氣工程中的應用

2.1 順序控制

在使用PLC 技術時，將電力裝置作為技術操作基礎，可以實現各種電氣設備的控制，加強PLC 技術與電力裝置的適應性，并且可以在通信裝置中發揮作用。該系統在使用PLC 技術時，所設置的程序具有簡單、便于操作人員學習和掌握的特點[2]。

在電氣設備自動化控制環節，為PLC 技術的應用提供了廣泛的空間支持。在通常情況下，若PLC 技術具有通用性，在將其應用于電力自動化領域中時，將會提高系統的運行效率，從而滿足當前的電力工程自動化工作的需要。另外，PLC 技術的適應性很強，可用于企業開發項目中。因此，對于PLC 技術應用，能夠為企業開發作業提供支持，發揮PLC 技術的實用價值，能夠獲得良好的開發成效。

例如，在火力發電廠的生產過程中，利用PLC 技術，實現對爐膛內的飛灰、爐渣的控制。為了保證火力發電廠的生產效率達到要求，在安裝PLC 的自動控制系統時，在前期準備環節合理調整設計方案內容，以確保控制系統能夠處于穩定運行狀態。在自動化控制系統的設計環節，PLC 技術的作用主要體現在以下幾個方面：現場傳感、主站層、遠程控制等。對于上述順序控制環節，PLC 技術發揮了重要作用，能夠促進設備運行效率的提升。

2.2 開關量控制

在電氣工程自動化控制階段，PLC 技術能夠發揮儲存功能，對繼電器工作仿真，實現可編程目標。在正常條件下，自動控制系統中的繼電器開關量控制時間比較長，因此在出現短路的情況時，無法保證系統的通斷控制的實時性。所以，PLC 技術操作效果并不完美，在自動化控制階段應用時，仍然存在一定缺陷。

為有效改善上述問題，相關的操作人員一定要引起重視，利用PLC 技術來自動進行電氣設備的開關，從而提升電力設備的響應速度，達到自動化控制系統高效率的目的。同時，把PLC 技術運用于電力設備的開關量控制中，能夠發揮該類技術的應用價值。例如，在使用PLC 技術時，不僅能實現對常規電氣設備的開關鏈的控制，而且還能滿足單機和多機通信的要求，如汽車制造控制、物料輸送控制、馬達控制、產品儲存和儲存、電梯控制、印刷控制等等。以一臺升降機為例，介紹了可編程控制器在升降機自動化控制中的應用[3]。如，在某科技公司中，研發了新型電梯通信系統，并將其稱之為“云梯”，能夠將PLC 技術應用其中，“云梯”架構中包括數據采集、網絡傳輸、云平臺、業務處理等多個層級。

首先，在數據采集層，位于電梯轎頂、電梯機房等部位，將智能安全終端、后備電源、PLC 局端作為數據采集層的主要安裝部位，結合電梯的運行情況順利完成實時監控任務。其次，在網絡傳輸層中，需要依靠運營商網絡，借助PLC 電力載波傳輸系統，完成網絡數據傳輸任務[4]。再次，云平臺能夠結合與電梯相關的所有設備數據，完成存儲、分析、處理等工作任務。在WEB、APP 以及其他應用系統中，借助云平臺提供后臺服務。最后，在業務處理層中，需要在WEB 服務器的運行基礎上，充分利用網絡資源，提供多種服務功能，如用戶管理、系統管理、設備信息查詢等，以滿足多個單位的需求。此外，還需要對所有服務進行統一管理，保證服務的穩定性和安全性。比如：電梯管理、電梯維保、管理故障、應急處理、實時視頻監控、數據采集、數據匯總、分析處理等[5]。

2.3 網絡控制

將PLC 的自動控制系統與計算機共同使用，并根據實際的電力裝置的運行狀況，仿真實驗結束后，能有效地減輕操作人員的工作量，從而提高了系統的運行效率。PLC 技術具備自診斷功能，通過對電氣設備故障的分析、檢測，并給出解決方案，可以有效提高系統的運行效率。

在電氣工程自動化控制系統中，將PLC 技術作為基本支持，使系統處于正常運行狀態。該系統工作效率高，能有效地減少目標定位所需的時間。利用電力裝備的無序速度變化，建立了一種有效的監控模式，構建了一種復雜的神經網絡控制系統。在運用可編程邏輯控制器的過程中，可以從兩個角度來進行運算、學習。并利用PLC 技術，結合各種電氣參數，完成控制、計算等工作。

在電氣設備中，網絡控制系統以及實際所運用的神經網絡技術，操作方式比較復雜。因此，操作電氣設備運行的相關人員必須具備一定的能力和水平，才能滿足電氣設備運行操作需求。為此，企業需要采取積極、有效的培訓措施來提高操作人員的能力和水平，比如加強專業知識學習，使工作人員能夠熟練掌握專業技術，并在實際操作過程中及時發現和處理故障，進一步加強對電氣設備網絡的控制。

2.4 智能化控制

在研究PLC 技術的過程中，隨著企業各研究項目的逐漸深入，能夠延伸至智能化電氣控制這一領域。例如，自2018 年起，某公司開發的通信模塊主要是以PLC-IoT 通信模塊為主，具有良好的抗干擾性，在電力線路的載波過程中，保證了通信的可靠性。在物理層，通信速率可以達到4Mbit/s。將PLC-IoT 通信模塊的通信速率與業界平均速率進行對比，PLC-IoT通信模塊的物理層通信速率高出普通業界平均速率的200 多倍，能夠使用豐富的業務數據，并滿足長距離電力線傳輸作業需求。基于傳統窄帶PLC 技術的電力線通信方式，能夠借助自主研發的PLC-IoT 通信模塊。PLC-IoT 通信模塊具有即插即用的效果，與不同行業場景之間的適配性較強。

PLC 技術具有較強的抗干擾能力，在市場中的應用具有廣泛性，在多數自動控制工業中，均能夠利用PLC 技術完成生產工作。大眾對于生活產品和基本用品的使用，從自動化程度和科技含量等2 個方面提出了更高的要求，使可編程控制器技術有了更大的發展空間，并在其界面特性的基礎上，取得了良好的應用效果。為了有效地改善電力設備適應性，在PLC 控制系統中通過增加大量邏輯運算，以達到智能控制的目的。目前，隨著PLC 應用空間的逐步擴大，能夠朝著模塊化的方向發展，且組件化程度不斷加深。為了更好地滿足電力市場的需要，企業應該采取相應的改進策略，以促進可編程控制器技術的持續發展。在自動控制系統中，通過增加邏輯運算，有效提高電力設備自動化程度[6]。

2.5 閉環控制

在大規模的集成電路技術中，能夠突出PLC 技術的重要作用價值，并將其與傳統接觸器控制系統作了比較。可以看出，在使用可編程控制器的情況下，可以減少觸點位置的設置。在電力設備的使用中，能夠有效減少故障發生，提高電力設備的抗干擾性，使設備處于可靠、穩定的運行狀態。在使用PLC 技術時，將其與其他類型的自動化控制技術進行對比，可以看出前者的運用更為可靠，為自動化控制環節提供了重要參考。在使用PLC 技術時，整體運行速度相對較快，有著較高的智能化水平。由此可以看出，在電氣工程項目中，PLC 技術的應用范圍持續加大，能夠滿足自動化控制要求[7]。

在正常環境中，在電力設備自動控制階段，往往要從流量、溫度、速度、壓力等方面著手，并根據這些參數的具體變化，全方位進行監測和控制。在運用PLC 技術時，需要初步處理電氣設備的早期閉環控制形式，但最終操作結果并不能達到預定的目的。但是，隨著PLC 技術的不斷發展，通過持續更新和改進，使該類技術應用逐漸趨于成熟，當再次將該項技術運用于閉環控制方面時，能夠獲得良好的作用效果[8]。在每一個PLC 模塊當中，均能夠配備與之對應的PID 指令，通過相關程序的運行加強PID 控制。PID 控制系統的設計一般都是交給PLC 的專業制造商來完成，在PLC 技術的支撐下，需要派遣專業的操作人員的負責PID 控制系統的運行[9]。

結合電氣設備調速器油泵的啟動方式，通常由以下兩種形式。即：自啟動、機旁屏啟動等。每個控制器都可以單獨工作，并且需要與調速油泵的工作時間相結合，以便自動完成工作任務。經過系統的分析，可以將該油泵作為下一次啟動裝置的主油泵，剩余的油泵被設計成后備泵。根據調速油罐的壓力值，電氣設備的主門將會自動開啟。如果壓強沒有出現明顯的升高，則可以啟動后備油泵。在PLC 的操作中，如果輸出了一個啟動油泵的命令，可以按照系統的優先等級來選擇最適合的繼電器。通常，第一個繼電器將優先啟動[10]。油泵的控制分為兩種，即常規、自動。在控制階段，可以保證整個自動控制系統正常運轉。當主要控制系統發生故障時，常規電路仍能正常運行。可見，當PLC 發生故障時，調速油仍能連續供應，所以能夠保證電力設備正常工作[11]。

2.6 PLC 技術在電氣工程自動化控制中的應用實例

在大多數建筑工程項目中，隨著空調、通風等用電控制作業的開展，均需要采用PLC 裝置，將其作為整體控制階段的核心。通過分析建筑物空調系統的控制模式，主要是針對系統內部溫度加強監測。與此同時，結合實際所測得的溫度，將其與預設溫度進行對比，能夠判斷啟動空調系統的必要性[12]。

在此期間，在空調機系統沒有打開的情況下，必須始終保證空調系統的通風性能。采用PLC 技術，基于模糊綜合控制算法，實現對溫度的有效控制。同時，利用PLC 技術，并配合溫度傳感器等設備共同使用，能夠實現對溫度的全面測量。當系統內的判定令數值與實際設定的數值相符合時，系統會自動關機。當以上兩個指標不符合時，系統會自動啟動。通過實測溫差資料，制定出相應的調節措施，從而得到相應的溫度信息[13]。

3 電氣工程自動化控制中PLC 技術的應用趨勢

在電力工程的自動控制方面，應充分利用PLC 技術，切實做好PLC 的調試工作，以保證本技術在實際生產中的應用效果與實際情況相結合，進而得出一套完整的評價結論。在系統中，當出現問題時，要及時記錄，并在請求備份后對軟件進行修正。采用先進的設計思想和操作技術，從根源上增強PLC 的抗干擾能力。同時，引進更為先進的供電設備，規避周圍環境出現不穩定因素，保證電網的運行質量和效率達標[14]。

3.1 實現網絡數字化

隨著社會的不斷發展，在電力工程自動化控制工作的實施階段，逐漸進入了一個嶄新的智能管理時代，這將進一步促進經濟的發展，加速數字網絡社會的整體發展進程[15]。在電氣工程自動化控制中，對于PLC 技術的相關應用，同樣能夠為數字化轉型發展帶來促進作用。根據當今社會發展的現實需要，采用PLC 技術時需要與網絡數字、數字編程等管理技術相結合，使PLC 技術更好地發揮其應用的優越性，使其在自動控制工作中的應用得到持續發展[16]。

3.2 提高抗干擾性能

隨著社會和經濟的飛速發展，各領域對PLC 技術的應用報以極大的期待，以期適應新時代發展的需要。為了適應電力工程的實際生產需要，在企業內部安裝了一套絕緣變壓設備，應具備較高的抗干擾能力。將該類設備與無線電波信號過濾設備有效結合，能夠保持電力系統的穩定工作狀態。在電力工程自動化控制系統的應用中，PLC 技術的運用優勢和實際的工作效率，已逐步成為企業在社會發展中的核心競爭力[17]。在運用PLC 技術時，其抗干擾性強，如果能夠充分利用PLC 技術，企業則能在市場經濟條件下獲得較好的核心能力，與市場上的企業之間建立密切的聯系，便于企業更為持續的發展。

4 結語

通過分析PLC 技術在電氣工程自動化控制中的相關應用，說明該項技術具有一定的功能優勢，可以滿足電力工程自動化控制中的運行需求。在探索PLC技術相關結構以及系統的設計準則時，分析當前PLC技術的相關作用體現，在電氣工程自動化控制作業當中，能夠借助PLC 技術解決生產問題，可以達到減少能耗的目的。通過合理規避生產過程中的故障問題，通過注重對PLC 技術研究成果的運用，對促進電氣工程自動化控制轉型具有關鍵作用。