PLC在电气工程自动化控制中的应用分析

梅然

[摘    要]PLC即可编程控制器，集成自动控制技术、通信技术、计算机技术于一体，实现了电气控制的集成，在控制技术的不断发展下，PLC的功能越来越强大，能够满足模拟控制、算术计算、运动控制的要求。本文阐述了PLC技术的特点，探讨PLC在电气工程自动化控制中的具体应用。

[关键词]PLC;电气工程;自动化控制;应用;分析

[中图分类号]TM76;TP273 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）05–000–03

Application Analysis of PLC in Electrical Engineering Automation Control

Mei Ran

[Abstract]PLC can be a programmable controller， which integrates automatic control technology， communication technology and computer technology into one， realizing the integration of electrical control.With the continuous development of control technology， the function of PLC is becoming more and more powerful， which can meet the requirements of analog control， arithmetic calculation and motion control.This paper describes the characteristics of PLC technology， discusses the specific application of PLC in electrical engineering automation control.

[Keywords]PLC; electrical engineering; automatic control; application; analysis

在城镇化、工业化推进下，电气工程自动化控制的应用范围日趋广泛，PLC是一种可编程控制器，功能强大、可靠性高，将其应用在电气工程自动化控制中，能够显著提升其控制精度，当前，该种技术已经在电气工程自动化控制领域中得到了广泛推行。

1  PLC技术的优势

PLC技术即可编程逻辑控制器技术，专门用于工业生产领域的电子系统，包括计算机数字化、控制系统、现场总线构成，通过可编程存储器的应用，由操作者输入命令，即可开展控制、逻辑运算、计算等功能，将其传达至工程机械中，带动操作。PLC在工业领域的应用具有很强的实用性和适用性，可以应用在各类工业环境，在科技的进步、发展下，PLC技术也日新月异，增加了诸多新功能，还能满足温度控制、通信增强的要求，对于工业生产产生极大影响。PLC技术具有几个显著优势：（1）应用简单。将PLC技术应用在电气工程自动化中，不需要设置其他设备，不仅用效果好，操作起来也非常简单。从操作界面来看，PLC并不复杂，技术人员通过短时间学习即可掌握，操作失误的发生率极低，借助可编程控制器，还能够及时提示故障问题，在设备和系统发生故障后，会第一时间发出警报，快速解决故障问题，保证设备与系统的高效、稳定运行。（2）可靠性强。PLC技术应用了集成电路，具备抗干扰能力，不管是输出单路，还是输入单路，都有独立接口，有效提升了设备的抗干扰能力。对于内部电源，还有稳压、屏蔽等保障技术，这为PLC技术赋予了更强的可靠性，除此之外，通过接地处理、防震处理和密封处理，能够适应各类复杂、恶劣的环境，解决了外部因素造成的影响，提升了电气设备运行的稳定性。

当前的PLC技术不仅广泛应用了信息技术，还应用了人工智能、大数据等，具备了智能化的特点，系统控制、计算、运算能力都得到了显著增强，让电气工程自动化控制变得更加可靠、安全。

2  PLC的工作模式与应用领域

PLC的工作方式是顺序扫描、连续循环，根据控制要求，对程序编程，将数据存储在内存中。在准备运行时，CPU会按照指令执行周期性扫描循环，若程序中无其他跳转指令，就会从第一个指令集开始扫描，返回至初始程序，执行第二次扫描，PLC的扫描过程包括三个阶段：

第一，采集输入序号。在扫描模式下，PLC会按照时间节点收集输入接口的输入状态，将其存储，如果在程序运行过程中接口输入状态发生变化，那么其寄存的内容也不会出现变化，只会在下一个扫描周期发生改变。

第二，程序执行。按照顺序扫描执行程序，在出现跳转程序指令时，系统会自动判断，看是否满足跳转条件，若满足，就会直接跳转，如果指令有输入和输出状态，那么系统就会读取相关的计算数据，根据用户设置来完成指令。

第三，输出刷新。在上述两个阶段执行完毕后，就会进入输出处理阶段，在这一环节中，PLC将会反映出输出状态，再利用相关的方式来驱動外部负载。

当前，PLC已经在钢铁、化工、石油、建材、电力、汽车、纺织、机械制造、环保、文化娱乐等领域得到了应用，其主要功能表现在几个方面：（1）控制逻辑顺序。这是PLC应用常用的一个功能，能够替代继电器接触器进行顺序控制、逻辑控制，可以应用在自动生产线中，也可以应用在单机控制和多机控制中。（2）运动控制.利用PLC，能够改变机床的运动方向，将单轴或者多轴移动到目标位置，让模块保持理想的速度;（3）时序控制。在PLC中，设置了计时器及指令，能够进行定时控制，为工业生产提供了稳定的定时服务支持。（4）计数控制：PLC也能够满足相应的计数要求，对于计数器的数值，可以随时修改、读取。（5）数据处理。在多数PLC中，都具备数据处理功能，能够满足加、减、乘、除、平方以及其它的逻辑操作要求。（6）通信网络。PLC还具备通信功能，能够执行与计算机之间的链接，还可以连接监视器、打印机等外部设施设备，进行监视、记录。

3  PLC在电气工程自动化控制中的应用

3.1  在顺序控制中的应用

为了控制好电气工程运转中的生产流程，需要应用PLC技术来优化，以满足自动化控制要求。PLC技术的应用显著提升了系统的控制效率，有效改善了生产和运转效率。例如，在火力发电中，生产环节会出现各类残留物，采用人工清理的方式，不仅成本高、效率也偏低，借助PLC，能够在传感器支持下，高效检测出残留物，利用设备来实施集中化清理，不仅能够提升系统的运行效率，也满足了节能、环保要求。

3.2  在开关量控制中的应用

电气工程自动化设备线路复杂，在维护环节中，技术人员需要耗费较长时间，维护难度也较高，而经常的检修停机也会改设备运行效率，对生产造成影响。借助PLC技术，利用开关量控制，能够对系统的运行进行检测，降低了技术人员操作难度，能够及时检测设备运行状态，根据实际情况来调节电流，如果设备出现异常，那么，系统就会发出报警，调节系统额定电压。除此之外，PLC技术还具备故障自诊断与修复功能，借助监控系统，能够及时作出预警、记录故障数据，为后续的故障分析和维修提供参考支持。

3.3  在闭环控制中的应用

当前，电机启动系统中均已经广泛应用声控技术、遥感技术，让系统操作更加便利，将PLC应用在其中，能够对整个系统进行智能化控制，进一步提升闭环系统运行的稳定性。在设置PID指令后，能够根据系统的内部和外部情况来调节参数，提高系统运行的经济性。

4  PLC在电气工程自动化控制中的应用实例——以智能节能控制系统为例

根据智能节能控制系统的要求，控制系统需要具备几个功能：第一，能够进行智能控制。在全自动工作状态下，可以根据外部环境来自动调节。第二，满足远程监控、人机交互要求。利用控制中心，能够监视现场情况，实现报警以及参数修改功能。第三，具备良好的控制效果，能够设置时间范围、温度、压力等，从而降低能耗，根据系统运行要求，PLC在智能节能控制系统中的应用划分为三种控制模式，即分时控制、温度控制、压力控制。

4.1  分时控制

在分时控制模式上，是应用PLC技术以及触摸屏监视电路，对按钮开关、空气开关、触摸屏、PLC、数字显示仪表、运行指示灯等进行科学布局，以PLC为核心来进行控制，设置交流接触器，即可满足控制要求。同时，充分考虑到主电路、控制电路的要求，在主电路上，应用三相电源侧空气开关、控型负载电气线路来实现，通过PLC触摸屏、交流接触器线圈来连接，设置启动、停止按钮，满足在特殊情况下的手动控制要求，PLC控制器的选择型号多样，三菱、西门子、台达等均可满足要求。

4.2  温度控制

温度控制主要是在外部环境和设备内部方面，温度的设置需要根据不同季节、户外温度来进行选择，温度控制模式需要应用PLC、触摸屏、监视电路来实现，设置按钮开关、温度传感器、空气开关、开关电源、触摸屏、变送器、PLC等电气元件。温度是一个模拟量，在PLC技术的应用上，其输入信号和数字信号必须是数字量或者开关量，对此，需要在系统中增加模拟量特殊功能模块，在特殊功能模块中，设置了输入通道和输出通道，输入通道在接收了模拟信号之后，可以转化为数字值。在温度控制模式主电路中，包括温控型负载、三相四线交流电源、交流接觸器主触头等，将PLC模拟量输入模块，温度变送器和温度传感器连接，即可满足系统运行要求。在温度传感器的选择上，要确保其精度高、电阻率大、稳定性高，避免其受到室外环境因素的影响，并优先选择防水、防尘型传感器。

4.3  压力控制

压力控制模式也是应用PLC与触摸屏，设置压力传感器、开关电源、空气开关、变送器、触摸屏指示灯、数字仪表等，以PLC为核心，设置压力传感元件，增设大功率交流接触器。主电路包括开关电源、压力控制型负载、三相四线交流电源、电能表等，将PLC模拟量输入模块与变送器、压力传感器连接。在具体的选择中，压力传感器的分辨率、稳定性参数控制极为重要，应用软件算法，能够提高数据的精确度，针对软件代码进行预处理。这样，在每个模块出现问题时，可以启动备用模块，替代异常设备，对数据来进行备份，便于后续的信息查询。另外，在系统的外接线上，都应用了高度绝缘装置，根据要求来分时控制，应用保护设备，避免出现大面积断电问题。对于系统的运行，在后续定期开展安全检查，要求巡检人员严格按照规范说明操作，避免设备运行出现故障。

在软件的开发上，选择应用型系统，按照国家标准来进行编程设计，结合最新的传感器、PLC技术，考虑到后续更新需求，预留好测试接口与升级接口，为后续软件管理提供便利，科学部署各个硬件设备，排除外部环境的污染和影响。同时，充分考虑到后续电网的改造要求，设置漏电保护机制，提前预留可能需要增加功能的模块，以备后续系统的功能升级和技术升级，满足系统在功能扩展上的要求。

5  结语

在时代的发展和进步下，人们对于电气控制自动化的工作效率也提出了更高要求，将PLC技术应用在其中，让控制系统更加的快捷、方便，也进一步提升了控制效率，让工程设计更加合理、科学，显著提升了自动化控制水平，进一步延长了机器的使用寿命。在下一阶段，PLC技术会朝着集成化、数字化方向发展，同时，相关部门要及早构建出科学的PLC技术应用标准，强化企业之间的交流与合作，为PLC技术的科学规范、合理发展提供有力支撑。

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