PLC技术在电气工程自动化控制中的应用解析

宗春彪

中纺院（天津）科技发展有限公司 天津 301700

中国纺织科学研究院生物源纤维制造技术国家重点实验室 北京 100025

PLC技术在电气工程自动化控制中的应用解析

宗春彪

中纺院（天津）科技发展有限公司 天津 301700

中国纺织科学研究院生物源纤维制造技术国家重点实验室 北京 100025

PLC技术是一种控制系统，是跟随计算机技术以及控制技术而发展起来的。PLC技术可以做到闭环控制，实行顺序控制以及开关质量控制，以使电气自动化控制系统具有更高的工作效率，同时提升系统的自动化程度，更好地满足工业生产需求，更有利于保证工业产品质量。本文首先对PLC技术进行简要论述，进而探讨了PLC技术在电气自动化控制系统中的具体应用，最后展望了PLC技术的未来发展。

PLC技术 电气 自动化控制

1 前言

可编程逻辑控制设备，即PLC技术，不仅包含传统技术的特点，同时现代科技特点也更加明显，可以推动电气工程自动化程度加深。通过PLC技术的科学运用，降低操作的复杂程度，保证生产效率，使生产得到自动化控制，为人们的生产生活提供更多的便利。因此在电气工程自动化控制方面，PLC技术具有非常重要的意义。

2 PLC技术

一方面，PLC技术属于一类能够编程的存储器，常见于内部存储程序，具有非常强大的作用，例如进行顺序控制、定时和算术、进行计数同时执行逻辑运算。用户通过PLC技术，利用数字、模拟式的输入或输出来控制相应的生产活动或者机械设备。另一方面，PLC技术属于程序编制技术类，但又和一般的编程语言有一定的差异，这是由于PLC技术是通过继电器梯形图指令开展程序编制工作的。

现有的PLC技术可以分为两种类型，模块式和箱体式，两者存在结构方面的差异。箱体式主要是由CPU主板、内存、显示板以及电源构成，其中CPU主板有多种形式可以选择；模块式主要由CPU模块、内存、电源以及I/O模块构成，其中 I/O模块应当以电气项目的具体情况进行扩展。但不管选择哪种形式，从PLC技术的组成方面来看，都应归属到总线式开放结构方面。

PLC技术有很大的优势，例如体积更小、适用范围非常广、抗干扰能力更强、实用价值较高等。这些优势可以体现在数据处理、逻辑控制以及模拟控制能力方面，正是由于PLC技术的功能非常强大，使得其在电气项目中的应用不断拓宽，从而取代单一的继电器控制，见图1。

具体来说，PLC 控制系统是由电源、输入输出接口、中央处理器以及存储介质这几部分构成，用户也可以根据自己的实际情况增添其他外部辅助设备。在这些部件中，中央处理器可以对数据信息进行分析，并在用户输入数据或指令后对其进行接收处理；存储介质可以对用户程序中的各个数据进行存储；输入以及输出接口可以对指令信号进行接收或传递。大体来看，PLC 计算的控制原理与计算机的等同，接通电源后，中央处理器可以实施自动诊断，在完成诊断工作后，网络信息会得到处理，上述都应归属到准备环节；在完成上述工序后，需要选择用户程序并实施扫描，此时需要利用输入输出接口来实施控制。只要 PLC 控制系统在运行过程中发生不合理问题，就可以通过中央处理器的自动诊断环节，重新开始。

在使用PLC 技术时，还需要遵守如下原则：第一、应当在确保PLC 控制系统可靠性以及安全程度的同时，达到控制对象的基本要求；第二、保证让PLC 控制系统得到正常运行，才可以考虑成本的减缩，以提升相关企业的经济效率，另外还应当积极拓展和开发系统；第三、利用PLC 技术生产出的产品需同时保证其安全性以及质量。

图1 继电器控制与PLC控制区别

图2 PLC闭环控制

3 PLC 技术的具体应用

3.1 在控制顺序方面的应用

电气项目在进行生产作业时，需要遵守一定的顺序、规则，若是盲目生产则会造成错杂无序，进而导致整个工作质量受到不良影响。在使用PLC技术时，为了保证其应用质量，需要使电气项目的生产工序更程序化，从某种角度来看， PLC 技术等同于电气项目自动化生产环节的顺序控制器。在生产进入到某个环节后，PLC 技术既能够根据指令来指导作业流程，也可以落实下一项作业，大大提升了作业生产环节的有效性，以及产品的最终质量。尽管PLC 技术具有很多优势，投入到自动化控制中可以更好地开展顺序控制，但从当前实际情况来看，要想使电气项目自动化技术更好地发展，依然需要实施科学的设计、合理的组合。

3.2 在开关量控制方面的应用

电气项目在作业环节，需要注重继电器设备的生产使用，而在继电器设备工作环节，PLC技术能够视为可编程存储设备，对继电器设备的工作情况进行协调。但在使用时，继电器设备的开关控制装置由于需要过长的反应时间，同时继电器设备在发生短路情况后，通过PLC 技术不能对继电器实施有效控制，因此在开关量控制方面，PLC 技术仍有很大的问题，故需要对其展开深入的研究。目前较为有效的解决途径是将PLC 技术以及自动切换系统有效结合起来，从而使继电器设备开关控制装置的反应时间得以缩短，保证继电器设备的运行效率。

3.3 数据处理的控制

将PLC技术投入到电气自动化控制系统当中，可以读取以及传输相应的数据，并对数据实施逻辑处理，利用输出数据来达到控制作用。目前现代化技术发展程度正不断加深，工业生产也不断向信息化方向发展，在处理数据方面，单使用继电器控制回路则处理质量得不到保障，故需要引入PLC技术，利用其数据处理的高效性，来保证数据得以快速准确的处理。

3.4 闭环控制

电气自动化控制装置多采用现场控制手动、上位机手动或自动启动方式。而通过有效使用PLC技术，可以实现闭环控制，进而有效控制调节器以及转速测量。为了保证启动控制质量，多会将PLC 控制技术以及常规控制系统结合起来，若是在必要的情况下，就需要使用PLC 闭环控制方式，利用闭环控制来对泵类电机设备的控制回路加以优化，见图2。这样 PLC控制器在发生状况后，仍能够通过常规控制系统来保证电气自动化控制设备正常运行。

3.5 在中央空调系统中的应用

中央空调系统已经成为当今设备，尤其是工业系统、各类建筑中必不可少的一部分，大量应用在人们的生产和生活中。由于每个生产车间所生产的产品不同，其对温度和环境的洁净性要求也有很大差异，而通过中央空调来对车间内的温度实施控制，可以保证温度的稳定。中央空调系统一般包括可编程序的控制设备、数字式控制设备以及继电器实施控制，整个系统具有较强的复杂性，相关技术要求比较高。由于PLC控制系统的智能化程度较高，操作难度小，同时具有很强的抗干扰能力，使操作功能具有更强的自动化，将其投入到中央空调中，可以使中央空调的应用更灵活。

图3 PLC交通控制系统程序段

3.6 在交通方面的应用

交通运输直接关系到人们的生活，影响到人们的出行。目前城市人口正在不断的增多，造成交通运输压力不断增加。PLC控制系统的适应能力较强，可以应用在多个领域，将其投入到交通领域中，可以通过PLC控制系统的定时器功能来对红绿灯加以控制，进而更科学地指挥交通，减缓了交通堵塞情况，见图3。利用PLC控制系统也可以进行交通的无人管理，通过信号灯来对各个路口实施管理，减少了人员工作量，保证了工作效率，从而使道路交通实现了统一管理和调度。也可以在同一条道路中通过信号灯设备形成局域网络，使各个路口车辆通行所需时间更合理，也使道路交通得到更科学的管理。

4 PLC 技术的发展趋势

4.1 具有更强的抗干扰性以及可靠程度

在受到强烈的电磁干扰，或者在恶劣环境的影响下，PLC 控制系统在实施控制或者运算作业时会发生不同程度的偏差，严重时还会造成重要环节受到影响，进而造成生产秩序紊乱。故需要使PLC控制系统具有更强的抗干扰性和可靠性，即保证PLC 控制系统在受到强干扰后，仍可以正常运行，同时尽可能的缩小由于不良使用、系统设计以及安全锁造成的系统问题。

4.2 PLC 系统会向数字化以及网络化方向前进

自从DCS 技术在上个世纪问世后，在电气自动化控制方面，DCS技术的应用正越发成熟，然而由于技术自身的原因，造成拓展空间非常有限，也就发生了后劲不足问题。而通过融合运用DCS技术以PLC技术，可以使这两者的优缺点得到互补，引发出一种新型的控制技术，即FCS控制系统，能够更好地完成智能化、数字化以及自动化控制。

5 结语

在电气工程的自动化系统控制方面，通过科学应用PLC技术，可以保证系统的操作便利性，使一些传统问题得到改善。同时通过PLC技术的使用能够使电气自动化控制系统的内部结构得到优化，继电器逻辑更加简化，保证了系统运行可靠程度，并使运行成本得以降低，有利于企业经济效益的增强。另外PLC技术的维修以及维护难度较小，可以更迅速的投入使用，所以PLC技术在电气自动化控制系统方面的应用正在逐步深入。

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