PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用

刘旭

（北京北方华创微电子装备有限公司 北京市 100176）

PLC 技术是当前电气工程较为常用的重要技术之一。对于电气工程来说，需要保证内部系统能够实现自动化控制，从而提高日常生产效率。而PLC 技术则可以高效率的达到这一目的。由于PLC技术本身具有通用性较强、便捷性较好等特点，很多企业内部都大力推崇使用PLC 技术作为电气工程主导技术。这也是越来越多的电气工程企业内部技术人员重视PLC 技术发展的重要原因。

1 PLC技术概述

于PLC 技术而言，其本质上是一种可编程逻辑控制技术。该技术在使用过程中，主要是通过算法控制与程序顺序控制，实现对系统逻辑进行规划。一般对于PLC 内部结构来说，主要由设计过程较为灵活、功能较为强大的ARM Cortex-M3 内核，该处理器是32 位处理器，其内部具有超前的体系结构嵌入式微控制器芯片STM32F103RBT6。同时通过数据传输的模式，在TFT 显示屏和PC 端将识别出的电气工程相关参数表现出来。整个过程主要由OV7670 摄像头模块、STM32F103 最小系统、TFT 显示屏模块与串口连接模块所组成。

整个PLC 系统由5V 电源进行供电。在日常稳定的工作环境下，电气工程相关设备通过OV7670 摄像头进行图像采集工作，所采集的图像大小为320*240 像素。像素具体格式为RGB565，之后通过TFT 显示屏，对OV7670 所采集到的RGB 图像进行显示，在这个过程中需要经过STM32 单片机进行读取，通过内部芯片进一步分析具体数值，并对所采集的图像进行二值化处理，从而进一步提高企业内部整体工作效率。

2 PLC技术设计原则与优势

对于PLC技术在电气工程当中的应用来说，主要通过PLC芯片，实现对整体操控系统进行智能化控制。由于工业生产过程中，所需要的智能化参数较多，通过PLC 技术有效地将相关参数信息上传到电脑进行综合分析，进一步判断出电气工程企业日常工作当中的决策是否出现问题，也进一步增加了企业日常运作过程中的工作效率。

在PLC 电路设计过程中，需要保证其本身的供电参数与具体工作流程能够符合电气工程内部具体相关规模，保证该技术能够正常使用。一般PLC 技术所选择的是通常是DC-5V 供电模式，同时对该电路设计了带有滤波。对于一个系统来说，需要在日常使用过程中具有相对稳定的工作电压，这样才能够保证该系统内部的性能能够最大化使用。而AMS1117-3.3 能够满足以上条件。其中内部包括了低漏失电压、限流功能与过热切断等功能，这样可以保证输入的5V 电压经过C1、C2 进行滤波工作，同时防止突然出现断电，从而导致电压倒置的现象发生。之后进入AMS1117-3.3 芯片进行降压稳压处理，其主要的工作电压差值为1.8V，这样可以通过该系统得到较为纯净的3.3V 直流电压，为整个车牌识别系统进行供电。

对于PLC 技术来说，其主要内部芯片存在以下优势，可以为电气工程企业增加实际工作效率。

2.1 高性能、成本低

对于PLC 技术来说，其内部芯片在使用过程中，由于其本身是属于ARMV7 架构的，具有较强的实时性。其芯片本身的指令与数据总线是处于一个分开的位置。通过采用Thumb-2 指令集，对整个系统可以实现16 位或32 位的综合程序编写，提高了日常编写程序的便捷性。同时，对于内部代码来说，该芯片继承了三级流水线和具体的分支预测功能，从而保证在计算过程中能够达到N*110 万的指令处理速度。芯片本身拥有较为先进的Bit-band 位操作系统，可以通过外设直接访问设备内部的寄存器指令，同时具有快速中断处理功能，保证在日常使用过程中有较大的容错性。

2.2 丰富的片上资源

PLC 内部芯片具有丰富的片上资源。芯片本身拥有较多的IO口引脚，可以满足各个功能的正常使用，同时具有12 个为CPU 减负的DMA 通道，具备相对应的时钟系统和13 个通信接口。

2.3 超低能耗

PLC 技术在日常使用过程中，可以根据芯片的实际使用情况进行综合判断，通过切换内部模式的形式，达到节能的目的。该芯片在日常使用过程中所消耗的能耗较低。一般在超低能耗运行过程中，仅仅只需要0.18mv/MHZ，即可完成正常工作。同时芯片内部具有三种模式，分别是低睡眠、停止、待机，可以满足不同情况下的芯片处理模式。从而进一步降低电源的消耗。

3 电气工程自动化控制当中PLC技术具体应用

3.1 智能化技术工程DCS系统

当前我国电气工程相关企业，通过PLC技术的智能型与便捷性，可以通过研发智能化技术工程DCS 系统，来提高企业内部的实际工作效率。对于当前智能化技术来说，很多企业主要由DCS 进行控制管理。DCS 是智能化技术控制的分布式控制系统。其主要组成部分是由微型计算机控制系统与管理网络所组成的。相比于传统的控制系统来说，DCS 具有较强的时效性与可靠性，同时在安全方面更加牢靠。在企业发展过程中，通过DCS 系统可以有效地提高企业生产过程中对于机械化设备的控制精度，从而保障企业工作效率的同时，进一步节约公司成本。但DCS 系统也存在一定的缺陷，例如由于是分布式控制系统，再出现系统故障时，维修过程较为繁杂；同时原配件的生产材料厂家定价不一致，在购买过程中容易出现价格差异。

3.2 集中监控方式下的自动控制系统

由于PLC 技术在日常使用过程中，能够实现无坚守工作模式，这样能够提高电气工程自动化控制工作效率，同时降低相关从业人员的劳动强度。企业内部通过研发集中监控方式下的自动控制系统，使该系统本身与PLC 技术相结合，这样能够提高企业内部的实际工作效率。当前部分企业主要采用集中控制下的自动控制系统进行操控。在使用集中控制的工作模式时，企业能够最大效率的提高一个工时的运行效率，从而提高一个工时的工作水平。但对于整套系统来说，使用集中控制工作模式进行电气控制，会影响到整个电气控制模式的稳态系统。因为当进行集中控制时，会将所有的功能集中在同一个处理器当中，通过类似于超频的方式进行资源调配。从而会导致整个系统的运行缓慢，时间长了可能会导致电气控制系统瘫痪。因此，企业需要增加对于电气控制的使用电缆数量，保证运行过程中能够存在充足的线路进行计算。同时当出现系统故障时，由于集中监控使用的是硬接线的缘故，会导致整个设备较难进行维护工作，增加了整个智能化技术工程的维修难度。

3.3 信息集成化的智能化技术控制系统

由于PLC 技术本身存在较大程度上的智能性，因此在电气工程相关企业使用PLC 技术过程中，可以根据这一点对整个电气工程整体化控制系统向智能化方面改革。通过使用PLC 技术做串联，从而达到控制系统信息集成化。对于智能化技术发展过程来说，提高系统控制程度，能够有效的提高相关机器工作效率。对于系统智能化技术控制过程来说，应建立相对应的管理机制，从根源上解决问题。对于企业内部来说，要通过对于人力资源的把控、企业内部财务核算等方面进行审核。从而在保障企业内部财务平衡的同时，加强企业生产活动管理控制。此外，对于信息技术来说，会对智能化技术设施进行横向的拓展比较，从而使得结构软件在整个智能化技术控制系统当中作用变得更加突出。随着微电子技术的不断投入应用，在加强智能化技术控制系统多元化模块的同时，也从另一层面上提高了组态环境的稳态持续时间，进一步保证了企业效率。

3.4 计算机处理系统及数据采集

对于电气工程相关企业来说，通过使用PLC 技术，对企业内部相关工作资料进行数据采集工作，可以极大程度上提高工作效率。通过电气自动化控制系统的控制方式，对企业内部数据进行评估处理。主要过程包括对计算机处理系统内部进行参数输入、参数显示等功能。并对整个数据进行整合。之后通过控制系统的计算模块，对整个数据进行系统化计算，从而通过建模的方式，得出适合该企业的最优解。这样既可以提高企业在制定决策方面时的时效速度，同时也对企业方案实行过程中的方案风险评估进行整合，保证企业利益不受到侵害。

4 PLC技术在电气工程当中的相关指导建议

4.1 对于电气工程项目管理进行技术型指导

当前我国企业对于PLC 项目管理方面的控制要求较为严格。企业管理层通过选拔技术性人员，对整个工程过程中出现的技术性问题进行分布指导。这样可以保证企业能够在运行过程中，节省运行成本的同时，提高企业工作效率。技术型人才通过成立相对应的小组，以检查组的形式进行工程巡查，保障工程进行过程中的疑难杂症得到解决。同时，应对所针对的项目特点、技术调查情况、施工规模等特点进行监督管理。同时在施工现场监督过程中，检查组需具备完善的现场检测取样工具。通过取样的形式，对施工过程中的材料选用进行检测。整个工程中的工作人员应提高工作效率，各司其职的同时加强对于监理机构的制度完善，从而进一步提高建筑施工过程中的质量保障。

4.2 提高开关控制方面的综合运用

对于电气工程企业来说，增加企业内部工作人员对于PLC 技术的认识程度，同时提高PLC 技术在开关顺序控制方面的综合使用效率。这样可以保证电气工程开展过程中，PCL 技术可以提高自动化控制效率。 PLC 技术不仅在顺序控制应用方面具有较为显著的优势,而且在开关量控制方面也具有较强的应用优势。其中,将PLC 技术运用在电气工程的自动化控制方面时，可以以可编程存储器的身份参与虚拟继电器的运行，这样虽然能够对其实现有效的控制，但是需要花费很长时间。因此，在对其进行时，我们就应综合的运用自动切换系统和PLC 技术，这样就能有效的加快系统的反应速度，从而快速的提高PLC 技术在开关量控制方面的应用质量。

5 结束语

如今我国PLC 技术在电气工程领域已经逐渐趋于成熟。对于基层技术人员来说，应该提升其专业素养能力，在日常工作环境中能够熟练地使用PLC 技术，进一步提高电气工程企业内部的工作效率。