電氣工程及其自動化控制中PLC技術的應用研究

摘" 要：在電氣工程及其自動化控制領域中，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Co3ntroller，PLC）是最關鍵的技術之一，其能夠進一步提高生產的質量和效率，有效降低生產的能量消耗，規范產品的規格和標準，進一步提升產品的生產質量，保證生產過程的安全性和穩定性，有利于實現生產的可持續發展。立足于PLC技術的應用，對電氣工程及其自動化控制展開討論，分析其應用策略及優化方案，以供參考。

關鍵詞：電氣工程" 自動化控制" PLC技術" 應用策略

中圖分類號：TM76

Research on the Application of PLC Technology in Electrical Engineering and Its Automation Control

LIN Linlin

Guangzhou Huali Science and Technology Vocational College， Guangzhou， Guangdong Province， 511325 China

Abstract： In the field of electrical engineering and automation control， Programmable Logic Controller （PLC） is one of the most critical technologies. It can further improve the quality and efficiency of production， effectively reduce energy consumption， standardize product specifications and standards， further enhance product quality， ensure the safety and stability of the production process， and contribute to the sustainable development of production. Based on the application of PLC technology， this article discusses electrical engineering and its automation control， analyzes its application strategies and optimization plans for reference.

Key Wwords： Electrical eEngineering; Automated control; PLC technology; Application sStrategy

PLC技術是實現自動化控制最為核心、最為關鍵的技術之一，經過多年的理論研究與實踐探索，已經形成了相當成熟的體系，在電氣工程領域得到了十分廣泛的應用，能夠促進生產效率的有效提升，規范產品的規格和標準，進一步提升產品的生產質量，保證生產的安全性和穩定性。這是工業未來發展的制勝法寶，同樣也是促進我國綜合實力提升的關鍵所在。因此，需要進一步加強對PLC技術應用的研究，同時積極培養更多掌握PLC技術的人才，尤其在高職院校的相關專業注重PLC技術的教育和指導，以便更好地適應未來電氣工程及其自動化控制的發展需求，為產業升級轉型和經濟高質量發展奠定良好的基礎。[2]

1" PLC技術的應用策略[3]

1.1" 順序控制

在生產的實際過程中，通過PLC裝置能夠有效監控生產現場的實時信號，并根據生產的需求按照相應的順序及時發送控制命令，以確保生產設備的正常運行。

當電力系統能夠穩定運行時，PLC的順序控制能夠進一步提高資源的利用效率，實現最優的資源配置方案^[1]。一般情況下，順序控制可以通過兩種方法實現：第一種為選擇支路，能夠讓系統結合生產的實際情況和工作環境對控制路徑進行靈活的選擇，讓自動化控制能夠通過最佳路徑實現。這樣一來，電力系統對生產環境的適應能力可以進一步提升，無論環境變得如何復雜都能夠保持較高的生產效率，從而促進生產的穩定運行。第二種為并聯支路，這種支路需要在一定條件下確保各個子任務能夠同時完成，只有這一階段的子任務全部完成后才能夠進入下一個任務階段^[2]。這種方式能夠有效梳理系統運行過程中的各個關鍵任務，確保各項關鍵任務能夠在規定的時間內完成，讓整個系統的運行變得更有條理、更加穩定，促進了生產效率的進一步提升。

1.2" 開關量控制

PLC技術本身具有較強的靈活性，編程也相對簡單。因此，在實際應用中，可以將PLC技術與可編程存儲器有效地結合起來，這樣就能夠存儲相對復雜的控制邏輯，也能夠順利地執行，從而讓控制效果更加穩定、更加精確^[3]。與此同時，為了讓系統性能得到進一步的提高，將虛擬繼電器的概念與PLC技術進行結合，能夠進一步發揮虛擬繼電器無損耗、無接觸的優勢，讓系統響應控制指令的速度得到提升，有效減少響應延遲的時間，降低響應過程中的誤差問題，使系統自動化控制的實時性實現提升，保證了系統運行的精確性和穩定性。

1.3" 閉環控制

在工業自動化控制領域中，閉環控制是最為常見的一種控制方法，能夠預先對電氣運行的各項參數進行有效的設置，明確其標準值和容許偏差值，以便在電氣設備運行的過程中對各項參數與狀態進行連續性的監測，通過自動化調節使電氣設備維持在相對穩定的最佳狀態。為了實現這一控制方法，閉環控制系統在實時采集現場監控信號時需要借助傳感器的作用，同時將采集到的信息數據與預設的參數值進行對比^[4]。一旦發現采集的信息數據超出了預設值的標準范圍時，閉環控制系統則會立刻響應，通過報警系統提醒相關工作人員注意，并通過自動調節的方式使系統能夠維持相對穩定的運行狀態。在這一過程中，PLC技術的高效計算能力是實現快速響應的重要基礎，一旦在運行過程中發現相關參數的偏差值超過了相應的標準，PLC裝置會立刻采取相應的響應措施，通過自動化控制策略對相關參數進行調節，以確保各類電氣設備能夠正常運轉，盡可能減少電氣設備產生故障的風險，將損失降至最低。一般情況下，為了確保模擬信號處理時的精度，進一步提高控制的精確性，在選擇PLC裝置時會優先選擇帶有模擬量閉環的設備，這樣就能夠確保其具備實時處理數據的能力，以便傳感器所采集的各類模擬信號能夠在最短的時間內完成處理，實現實時的參數對比，進一步提高閉環控制的效率和質量，為電氣設備的正常運行奠定良好的基礎。

1.4" 模擬量控制

在工業生產的過程中，電氣工程的電壓、電流、壓力和溫度等參數對生產過程有著直接影響，既能夠對各類電氣設備的實時運行狀態進行真實的反饋，同時又與產品的生產質量和效率有著密不可分的關系。但是，由于生產環境相對復雜，隨時隨地可能出現變化，因此這些參數也一直處于動態的變化之中，這就對自動化的精準控制提出了更高的要求。PLC技術在自動化控制中具備更強大的數據處理能力，并且具有良好的編程性，在變量控制中發揮著十分重要的作用。但是，PLC技術主要是針對數字信號的處理，而電壓、電流、壓力和溫度等參數屬于模擬量，想要實現精準的控制則需要采用特殊的處理方式，將這些模擬量轉化為對應的數字量，隨后再將其轉化為模擬量以便順利實現有效的控制^[5]。PLC技術本身的數字處理能力不僅能夠滿足基礎數學運算的需求，同時還能夠對浮點、插值、開方等復雜運算進行處理，這樣就能夠滿足模擬信號轉換和處理的需求，為電氣工程的自動化控制奠定良好的基礎。

一般情況下，PLC系統中都安裝了相應的模擬轉換器，能夠實現數字量和模擬量的相互轉換。在系統單元中先將收集到的模擬信號轉變為數字信號，便于PLC系統進行數字處理，隨后再將處理好的數字信號轉變為模擬信號，便于各類電氣設備接收。這樣就能夠順利實現對電氣設備運行狀態的實時數據采集，同時也能夠根據自動化控制的需求完成信號處理和信號輸出，從而對生產過程實現更加精準的控制。

2" PLC技術應用的優化思路[4]

2.1" 拓展應用場景

PLC控制系統的發展經歷了較長的時間，早期只針對相對單一的目的進行功能設計，負責各類數據的采集和監測、實現閉環控制或故障報警等。雖然設計目的相對單一，但是PLC控制系統的功能切實提高了電氣設備的自動化水平和運行效率，使工業生產變得更加可靠、更加安全、更加穩定。因此，為了進一步優化PLC技術的應用效果，需要對該技術的應用場景進行拓展，建立起更加完善的電力自動控制系統，承擔更多高層次的自動化任務。例如：在進行故障診斷的過程中，開發PLC系統的自檢測信號功能，將其和現場信號監測功能實現有效結合，以便對設施設備的運行狀態進行更加精準的實時監控，在發現異常狀況時讓PLC系統能夠更快地響應故障診斷機制，以便為后續的保養和維修提供有效的支持。與此同時，進一步開發PLC的故障處理能力，提高PLC系統對各類故障數據的深度分析水平，讓系統能夠更加精準地識別電氣工程中出現的各類故障，并生成相應的故障診斷分析報告，便于工作人員做出準確的維修決策。除此之外，還應該積極推動PLC系統的故障自愈能力，讓系統能夠依照預設的故障處理邏輯采取對應的處理對策，以便有效地減少故障的危害系數。例如：通過自動控制停止設施設備的運行，或者通過還原指令讓設備恢復到原來的狀態，以此來降低故障造成的影響，讓電氣設備的運行能夠盡快恢復正常，使生產過程變得更加可靠。

2.2" 抗干擾改造

PLC系統在電氣工程及其自動化控制實踐中，往往面臨著諸多復雜的工作環境，因此需要具備良好的抗干擾能力，才能夠減少各種突發情況帶來的影響，進一步保證控制的穩定性和安全性。針對這一需求，需要對PLC系統進行抗干擾改造，以便保證系統的正常運行。例如：針對存在的電源干擾現象，可以通過多級濾波的方式，為PLC系統集成穩壓器，屏蔽層接地，這樣不僅能夠讓電源中的雜波和高頻噪聲有效地濾除，同時還能保證系統供電電壓的穩定性，并減少PLC系統在通信過程中的電力線干擾，以便順利實現PLC系統的正常運行。又如：可以通過信號隔離器的方式來進一步提升信號傳輸的質量，保證PLC系統能夠和現場設備實現更加穩定、更加精準的信號傳輸，避免電磁干擾、接地電位差等問題對通信產生影響，保證信號傳遞的穩定性和及時性。

2.3" 電氣設備智能升級

電氣設備的智能升級能夠更好地發揮PLC系統的控制效果，提高控制的精準性和實時性，促進自動化控制水平的進一步提升。在升級的過程中，最為關鍵的升級項目是傳感器技術和電力監控設備，例如將傳統的電磁變壓器轉變為電子變壓器，這樣就能夠讓互感器的精度進一步提高，能夠有效地擴大信號測量的范圍，從而實現對各類電氣設備的精準監測，為PLC系統的實時控制提供了有效的支持。又如：將單一類型傳感器轉變為復合式傳感器，能夠對電壓、電流、壓力、溫度等多個參數進行同步監測，有效地突破了單一傳感器監測不全面的問題，同時也大量節省了傳感器的安裝空間，使得整個控制系統更加簡潔明了，在保證獲取更多數據的同時提升監測的便利性，為電氣設備的精準控制奠定良好的基礎。

3" 結語

綜上所述，PLC技術在電氣工程及自動化控制中發揮著越來越重要的作用，能夠進一步提高電氣工程自動化控制的水平和質量，推動電氣工程朝著智能化的方向發展，實現生產效率的有效提升，為工業領域的可持續發展提供了強有力的保障。

參考文獻

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[4]田龍陽.基于PLC的小型雕刻機控制系統的設計[D].武漢：武漢輕工大學，2023.

[5]寧軻.基于PLC的污水處理控制系統設計[D]. 徐州：中國礦業大學，2021.