PLC技术在电气设备自动化控制中的应用研究

郭佳欣

[摘    要]随着智能化技术的不断发展，电气自动化领域所涉及的范围越来越广，且呈现全面化发展趋势。在工业生产中，电气自动化为相关工作流程带来了很多便利，包括通过电气自动化技术检查监控设备故障、分析生产流程与运行的故障原因、解决影响设备运行的故障因素与危险因素等。PLC技术作为数字化的控制技术，被广泛应用在电气自动化控制领域，并通过与现代先进技术的有效结合，促使其向智能化与网络化发展。基于此，文章以PLC技术在电气设备自动化控制中的应用为切入点进行研究。

[关键词]PLC技术;电气设备;自动化控制;应用研究

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）11–0–02

Application of PLC Technology in Automatic Control of Electrical Equipment

Guo Jia-xin

[Abstract]With the continuous development of intelligent technology， the scope involved in the field of electrical automation is becoming wider and wider， and presents a comprehensive development trend. In industrial production， electrical automation brings a lot of convenience to relevant work processes， including checking and monitoring equipment faults through electrical automation technology， analyzing the fault causes of production process and operation， solving the fault factors and risk factors affecting equipment operation， etc. As a digital control technology， PLC technology is widely used in the field of electrical automation control. Through the effective combination with modern advanced technology， it promotes its development to intelligence and network. Based on this， this paper studies the application of PLC technology in electrical equipment automation control.

[Keywords]PLC technology; electrical equipment; automatic control; application research

PLC技术是电子设备自动化领域中的一项高新技术，具有速度快、灵敏度高等优点。随着科学技术的不断发展，PLC技术得到了有效发展，将其运用到电气设备自动化控制中有助于促进生产效率与提升生产质量，保证运行过程的稳定性与安全性，减少企业在生产设备方面的资金投入。目前PLC控制技术已经广泛应用于工业生产中，例如大型工业设备的可编程控制系统。因此，PLC技术有较强的应用价值，在现代信息技术不断发展的背景下，为满足此技术的进一步发展，将PLC技术与网络计算机技术有效结合，能够推动其逐渐趋于智能化与网络化。

1 PLC技术的概述

1.1 PLC技术在电气设备自动化控制中的应用原理

PLC控制器的工作方式主要采用循環扫描方式，在PLC处于运行状态时从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，设定好相关程序控制系统便按部就班一直进行循环扫描工作。智能化是PLC技术发展的良好体现，可以利用此技术对电气设备系统进行自动检查，并对相关信息进行自动处理，若出现与原有设计不相符的信息或程序则会进行重新检测，以确保信息与程序能够正确合理地输入与运行。PLC构成的可编程控制系统在设计时要遵循以下原则：①简单清晰原则，即设计简单清晰的编程结构，让人为操作环节更加简单与便捷，进而降低人为操作的难度与减少实际运行的成本。②高度契合原则，即完善各接口的性能，以保证与设计程序的高度契合，确保系统运行与升级的顺利完成。

PLC技术的工作方式主要包括输入采样、程序执行、数据输出3个步骤.输入采样环节，PLC以循环扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映像区，此环节影响后续的输出操作，只有全部采集完毕后才能执行输出操作。执行程序环节，PLC以自上而下的顺序依次执行用户程序。数据输出环节，CPU结合I/O映像区输入的数据完成电路锁存，并对外接设备进行指定驱动操作。目前，PLC技术在发展过程中得以不断优化，逐渐向计算机控制等方面发展，实现了对原有技术模式的创新，并逐渐形成了独立完整的系统。对其控制系统而言，主要由I/O点、模拟量模板、CPU等部分组成，使其可以结合用户需求进行扩展，也可以结合现场情况与多台PLC组成通信网络，以便更好地适用各种工业环境与工作运行环境。因此，PLC控制技术的未来发展前景较为广阔，可以逐渐优化更高层次的新型工业控制手段，实现电气自动化控制设备在网络化、智能化系统操控方面的创新与变革。

1.2 PLC技术在电气设备自动化控制中的应用优势

随着电气自动化设备的不断升级，传统控制技术已经难以适应当下发展环境，PLC技术应用在电气自动化控制中有较为明显的优势，主要表现为：①操作简洁。此技术是整体化控制技术，安装接线方式与操作形式较为简单，仅需要完成对电源、传输线路等的連接，便能实现整体程序的运行，有效减少了传统控制技术中需要进行大量且复杂的安装以及重复性操作带来的工作负担，进而有效避免因人为操作导致的不必要失误;②稳定性与可靠性高。在实际运行过程中，此技术相较于传统技术安全性更高，能够有效降低机电设备的故障率，确保相关设备的正常运行，避免因运行故障导致不必要的安全事故与对周围环境的干扰;③能源消耗低。此技术的应用符合当下社会提倡的环保节约理念，在实际运行过程中所产生的能源消耗较低;④对使用环境的适应能力强。此技术具备较强的适应性，相较于传统技术其技术操作的容错率极高，大大降低了对逻辑图与梯形图进行程序修改或编译的工作难度，基础维护工作可由基层人员自行完成，并在此技术的支持下还可以完成对程序的自动修改，更易于人员操作;⑤自动识别能力较强。此技术可以借助扫描功能完成对系统相关数据的检测，确保输出数据的正确性与完整性，有效避免因数据错误或遗漏带来的使用故障。

2 PLC技术在电气设备自动化控制中的应用

2.1 PLC技术在顺序控制中的应用

顺序控制是自动化控制系统中的核心内容，可以实现系统的整体优化，在标准化和系统化的单一顺序下开展针对性生产工艺控制。随着PLC技术信息化水平的不断提升，其信息模板逐渐趋于完善，使自动化控制水平得到大幅度提升。就顺序控制而言，此技术可通过通信总线完成对各系统的内部控制，以实现远程操控与主控制层的连接，结合具体设备的使用要求进行远程设备控制，并通过控制站与设备传感器的有效连接，在显示屏的辅助下了解设备的具体使用情况，进而实现远程监控，促使其生产应用逐渐趋于精细化。随着PLC功能的不断完善，可以在顺序控制阶段实现设备使用情况的动态监测，以便于操作人员结合不同运行情况或生产要求下达调节指令，进一步提升设备自动化控制的针对性。

2.2 PLC技术在开关量控制中的应用

传统控制系统主要通过控制继电器的开关状态实现控制功能，但由于继电器控制元件较为复杂，设备运行速度较为缓慢，再加上之长时间通电反应的限制，使其在使用过程中容易出现短路保护，进而对整体运行情况造成影响。一般工业自动化操作系统中，开关量是最为普遍的程序，简单来说就是“开”与“关”的控制。相较于传统控制系统来说，将PLC技术用于开关量控制中，可以有效实现实时短路保护;在编程系统与编辑控制器的辅助下，可以对设备进行动态监测，进而有效避免短路问题;还可以在确保运行效率稳步提升的同时，实现对开关量控制的优化。开关量控制可以根据当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，从而促使系统按照一定的顺序工作。开关量控制分为：手动、半自动、自动3种形式，编程设置相对灵活。此外，操作人员可结合人机交互实现对多个开关点的自由操控，这样不仅可以满足设备个体控制的需求，还可以提高控制效率，促进整体设备系统的稳定运行。

2.3 PLC技术在闭环控制中的应用

PLC技术可通过模拟量完成对电气设备系统的闭环控制，可围绕被控制量，多种指标变化，实施针对性控制，包括设备流量、转速、温度等相关元素的控制。其运行过程主要通过变频器与电控调节阀执行，借助监测系统实现对外界被控制数量的捕捉，将所获取的状态信息传输至设备处理中心，把信号转化为直流电或直流电压信号，接着通过PID控制模板，将其转化为数字量，并传递至电气设备控制中心，在系统程序运行下进行数字量判断，下达设备操作指令，进而实现PLC技术下的电气设备闭环控制。

2.4 PLC技术在机床控制中的应用

PLC技术可通过调节机床设备的电气系统与液压实现对机床的自动化控制，这样不仅可以有效避免在实际控制过程中出现的设备故障问题，实现对接触器与继电器等电气元件的控制优化，还可以有效检查出隐藏的故障风险，充分发挥此技术在可靠性与稳定性方面的优势。在实际运行过程中，PLC技术可以将机床电气设备在运行过程中的故障发生点以画面形式呈现出来，进而实现对电气设备系统的有效监管与控制，并在PLC技术的辅助下实现精准化控制，促使系统始终保持灵活运行的状态。另外，此技术具有一定的节能效果，可有效降低企业能源消耗，全面落实电气行业的可持续发展。

2.5 PLC技术在程序编译中的应用

PLC技术在程序编译中的应用，有助于实现程序编译的自动化扫描控制。传统程序编译过程中需要结合不同体系的电气工程进行不同程序编译，而此技术可实现便捷化与自动化的分别控制。电气设备的运行需要前期结合实际生产需求进行程序的编制，通过CPU对运行情况的监测与相关指令的下达，结合不同IP地址实现周期性与循环性的程序循环作业。在实际作业中，通过扫描功能实现输入信号与输出信号的形式转化，完成程序编译的整个过程。PLC本身就是一个复杂的嵌入式系统，而编译器是软件PLC的核心部分，一般编程为了方便自身的逻辑思维多采用梯形图编程，这是PLC不能识别的。编程软件可以通过编译将梯形图转化为语句指令，并传导至PLC进而完成控制系统的运行。随着PLC技术的不断发展，现阶段此技术在程序编译中的应用主要包括利用顺序功能流程图语言、指令表语言、梯形图语言等，通过模拟量、脉冲量与开关量，完成对编程算法的计算，以此实现电气设备的自动化控制。

2.6 PLC技术在集中控制中的应用

PLC技术在电气设备自动化控制中结合自动监控功能，实现设备的集中控制。利用此技术将不同电气设备有效连接起来，形成电气设备的合理网络体系，并利用此体系对电气设备进行控制与检测，实现对整体设备的集中控制。此过程并非全面杜绝个体系统的单独自我管理，而是结合网络体系，实现对整体系统与个体系统的分别管理，进而实现对整体系统工作量的不断优化。很多生产企业涉及众多人工控制操作内容与生产流水线，传统控制体系无法实现对设备的零断层控制，而PLC技术可以通过远程监控功能与集中控制功能实现对多种电气设备的分别管控，并通过主控制中心实现集监测与控制为一体的操作体系，促使企业多种电气设备的高效运转。

3 结束语

随着科学技术的不断进步与发展，自动化控制技术要实现与先进技术的不断融合，实现人机交互界面与通信设备的不断融合，以满足不同工业环境的自动化控制需求，促进PLC技术的不断优化与升级，进而提升电气设备自动化控制技术水平。就目前电气控制系统而言，其系统功能逐渐趋于完善，控制精确度与智能化得以明显提升。其中，大型控制系统可以专门结合设备使用环境与目标需求进行技术改进与调整，这是此技术未来发展的重要方向之一。总之，PLC技术应用于实际工业环境中不仅能够提升控制系统的性能，还可以促进电气控制系统的内部优化，促使其技术工艺得到有效发展。

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