关于现代电气控制与PLC 应用技术的思考

上官纬

（宁波家联科技股份有限公司， 浙江 宁波 315200）

0 引言

PLC 的全称是可编辑逻辑控制器（Programmable Logic Control），集中应用于电气设备控制领域，内部主要涉及的板块是存储计算、技术和逻辑编程。 PLC 控制器可按照不同的结构分为两类，固定式和组合式[1]。 通过有效结合PLC 技术、现代电气工程和自动化控制技术，实现了我国电气工程与自动化控制水平大幅提升， 在PLC 技术具体应用过程中需要工作人员全程关注各项技术融合应用的每个细节，清晰掌握技术使用过程中的难点、要点，最大化发挥出PLC 技术的应用价值， 不断强化电气工程自动控制系统功能。本文笔者将结合PLC 技术应用优势，对该技术在现代电气控制中的应用进行深入剖析， 旨在为电气工程及自动化控制更好的发展提供参考意见。

1 现代电气控制及其主要技术分析

PLC 技术主要包含计算机技术和自动化技术这两项基本技术， 基于充分的融合后构成了全新的高新技术，PLC 技术应用范围伴随现代科学技术的进步而逐渐扩大，在众多领域中均有良好的应用效果，最为突出的就是电气自动化控制领域，其是支撑电气设备完成自动化控制的重要技术支撑。 在具体应用中， 该技术有一个重要的使用前提，就是预留一个专门的空间用于存储数据，此项技术的工作方法是借用提前编制好的计算机程序执行数据分析和存储，然后向外输出经处理后的数据，这样就完成了PLC 模式下的电气设备控制数据接收，进而实现电气设备自动化控制[2]。 通常情况下，PLC 构成分为4 个部分，编程器、存储器、CPU 和数据接口。编程器主要用于编写计算机程序；存储器的功能是提供数据存储空间；CPU 分析数据；数据接口完成数据传输。PLC 对每个部分的运行性能均有严格的标准要求，只能在达到相应质量要求的情况下才能不影响技术功能正常发挥。PLC 技术的应用从简单的工业生产、汽车生产流水线，逐步发展到今日的各个领域，随着应用范围越来越广，可完成的任务也愈加复杂。 基于现代电气工程建设分析电气控制技术应用现状，当前在现代电气控制应用中相对频率更高的技术类型有下面几种。

1.1 智能控制技术

智能控制技术在现代电气控制中的应用具体指的是以集中、全面为要求处理收集的数据信息，以此为基础整体控制和动态化检测电气工程系统运行的设备情况，从而实现电气工程控制。 各国的重点研究技术内容中都包括了现代电气的智能控制技术。 合理有效的在电气工程系统中应用智能控制技术能够在第一时间发现系统运行中的突发故障，并通过故障信息分析采取对应处理措施[3]。另外需要注意的是，在具体应用过程中要预先优化整个电气工程中的设备， 重点是分析电气设备的自适应能力与精度， 这是保障整个电气工程系统灵敏度与适应性的关键。与此同时，基于智能控制系统的应用提升电气工程系统的故障自诊断能力，进一步推动现代电气工程技术发展。

1.2 非线性控制技术

以往的电气工程系统控制都是围绕多元线性理论和技术展开的， 一直以来也取得了良好的电气工程系统控制效果。不过在电气工程各项系统复杂性提升的过程中，特高压交直流并网模式下逐步建设发展的电力工程，如若继续沿用以往的线性控制技术是无法满足现代系统运行需求的。在此背景下，非线性控制不管从理论层面还是技术层面均朝着成熟的方向发展， 越来越多的应用于电气工程系统设计和运行中，因此在电器产品设计领域中出现了多种以非线性控制技术应用为主的产品类型，最重要的是其在实际应用中表现出了良好控制效果。 另外，据相关研究结果表明，在电气工程系统中融合非线性控制技术除了能提升控制精度，还能很好满足电气工程系统运行中的发动机电压需求，同时在多种参数调整控制中实现电气工程系统动态频制，表现出高水平的电气控制水平。

1.3 模糊控制技术

电气工程系统中的模糊控制技术应用相对于PID 控制技术展开的，两种控制技术的应用结果相比有差异，关于电气工程各项子系统运行状态的监督， 模糊控制技术可以将其充分的反映出来， 提供精准控制电气工程系统运行的数据，并促进电气工程系统控制灵活性提升。要明白模糊控制技术应用于电气工程系统控制的原理， 是先有效判断收集信息并完成信息转换， 再按类别要求传输到不同子系统中， 从而在短时间内合理控制一个系数控制时间，达到提升系统控制的响应效率。

2 PLC 技术的应用优势

2.1 可靠性

围绕一系列数据测算流程形成的操作应用系统就是PLC 控制技术， 其所有系统化操作都是基于对应编程实现的，这种系统化控制有着极强的可靠性[4]。 以电器数控车床为例， 控制系统中的原始数据信息以特定的传输途径全部录入控制系统中， 再经过控制系统内部各种程序化操作来落实系统指令，完成指定的处理内容，整个程序运作的可靠性就来源于精准的数据。 先掌握电气工业机床一类的设备的各项机械指标，精准输入数据，最大化杜绝出现数据状态与器械要求不符的情况出现， 降低生产设备受损风险，保证工业产品生产精度。

2.2 完善性

兼具多种应用功能的PLC 技术是一个综合技术融合体，具体包括逻辑运算、人机互动、数据处理、即时记录等，在系统化运作模式下就能有效控制整个工业生产线。 在具体的应用环节中，这种工业设备因包含大量软继电器之类的抗干扰部件，所以能有效阻断隔离掉系统化操作流程中的一切外界干扰，同时在异常出现的第一时间就能以工业设备为中心启动外部预警系统来识别、比对异常信息，此时中央控制器也会接收到运行故障和待维护请求，这个流程体现出了细致、完善的特点，有效降低了运行系统故障率，助力系统设备使用寿命延长。

2.3 便捷性

便捷性主要体现于操作层面上， 由于PLC 技术可以根据既定的编程自动进行一系列操作， 在相对完整的控制系统中设有多个分工不同的数据接口， 比如模拟量运算、开关量控制、数据处理、运行控制、通信与联网等，如此一来就能更加流畅的操作和控制系统运行[5]。尽管在具体运行过程中，PLC 技术会难以避免的受到系统外变量波动和空间辐射的影响， 不过借助高速运转节拍就能直接采取一次性的精确操作从容应对， 同时符合既定的参数标准确保所有工业零件生产和加工任务的质量， 最大化避免手动操作带来的数据差异， 正常输入或输出系统性信息。 所以不管是流程上还是操作上，PLC 技术的应用都有着简化、便捷的特点。

3 PLC 技术在电气设备自动化控制中的应用分析

关于PLC 操作流程， 相关程序语言表达方式多种多样，有不同的符号和各种图形， 相对重要的表达方式就是语句表、梯形图、高级编程语言、逻辑符号等，每种表达方式都能在工作环节中让数据直观的呈现出来并全面解读接收到的数据。PLC 技术在解读数据的过程中可以从顺序、闭环、运动等多个不同层面的控制实现应用，整个工作流程需经过采样输入数据、执行用户程序以及刷新输出等阶段。

3.1 PLC 技术在程序编制中的应用

很多企业在程序编制过程中都会使用PLC 技术，因为该技术能够在很大程度上提升相关控制器的功能应用效果， 比如电气设备自动化控制系统中引入PLC 技术就能高效完成系列清洁工作， 合理发挥PLC 技术能够在保证生产工作效率的同时有效降控运行成本[6]。 所以，从事于电气设备自动化控制运行工作的人员有必要正确认识PLC 技术并将其应用到实际工作中， 并致力于研究如何优化PLC 技术的安全性和稳定性， 有关技术人员要根据实际运行和传感情况来融入PLC 技术。 程序编制工作人员需用探索科学的方式引入并应用PLC 技术。

3.2 PLC 技术在开关控制中的应用

电气设备自动化控制体系中的一个重要构成部分就是开关控制， 那么在具体应用中必然离不开PLC 技术的应用。就电气自动化控制流程而言，对设备的有效控制和管理均是通过数码编程支撑下实现的。此外，在相关科学技术发展的进程中已经逐渐凸显出了传统开关控制模式的弊端和不足， 现代电气工程系统的运行需求已经得不到完全的满足， 因此时常出现运行故障而缺失自我保护和预防能力。 科学合理运用PLC 技术就能在很大程度上避免故障问题出现。第一，相关技术人员以数码编程的形式直接控制断电开关，让设备损耗程度降到最低，延长设备使用寿命； 另外还需要技术人员在操作过程中将传统继电器替换为虚拟装置， 以便在出现设备故障时通过虚拟器开启自我保护功能，不让设备进一步受损；第二，伴随着现代设备的升级与发展，PLC 技术在应用过程中也要寻求创新，要细心积累并分析应用环节中出现的问题，对应的技术人员也要不断强化自身专业技能， 为工作效率的提升奠定人力基础。

3.3 PLC 技术在系统闭环过程控制中的应用

PLC 技术的系统闭环过程控制中的应用其实属于一项补充性应用， 结合现场控制与自动化运行两种方式来实现所有的闭环系统操作， 从而让PLC 控制系统的日常化运行中还能得到常规控制系统的补偿性支持， 更好的保证闭环过程控制的可靠性和安全性。 一般情况下，PLC应用系统最为重要的三个部分就是电子调节单元、 转述测量单元和电液执行单元， 将这三个部分组合在一起就可发挥调解系统运行的作用， 这样才能在调节环节中按照特定机器运作规律开展对应的系统化操作， 从操作层面确保控制合理性。 就我国现阶段电器闭环控制系统而言，运行过程中的整个系统可足以控制泵机的工作时长，让其保持在既定范围内， 这样就能通过调整运作时间来控制泵机设备受损情况，给予设备运作一定间隙，杜绝运作过程带来的泵机损耗。

3.4 PLC 技术在通信数据处理控制中的应用

PLC 技术应用下的系统控制器全程运作模式会根据数据采集和规整实现数据编号， 并结合对应点符号完成信号传输与发送。 整个过程的第一步就是数据自动化处理，以PLC 脉冲量计算为例，数控机床角度调整可通过系统化控制来实现， 具体是明确电机的细分数后经过一系列计算得出步进电机转动一圈需要的脉冲总数。 第二步就是明确步进电机滚轮的直径， 通过滚轮周长结果来算出每一次脉冲的运行距离， 然后才能根据设定距离的计算反向推出运行所需的脉冲总数[7]。第三步要以电气设备通信的智能化为目标应用PLC 技术， 联合多个通信接口分门别类完成信号接收与传输。以数控机床加工为例，常规的加工精度要求是0.05～0.1nm， 整个精度控制主要是以数字信号形式完成， 每一次数控装置由脉冲信号输出时，机床的移动部件就会对应移动0.001nm，约等于一脉冲量。 数控装置还能有效补偿机床与传动链之间的反向链间隙，以及与丝杆螺距之间的平均误差。通信数据综合分析与处理可以说是PLC 系统化操作中较为突出的数据化、智能化和自动化表现。

3.5 具体应用分析

第一，数控机床中PLC 技术的应用。 在机床中合理应用PLC 技术能够动态化的全程监督机床运行，随时监测出现于机床运行中出现的故障，并给与明确的指引信息以便精准的找到故障位置，一方面极大的减轻了员工的工作压力，另一方面为机床正常运行保驾护航。 若故障出现在机床运行过程中，运用了PLC 技术的系统就能即刻发出报警信息，相关技术人员可以以报警信息为依据采取针对性方案解决当下问题，快速让机床运行状态回归正常，不耽误整个工作效率和任务进度。 第二，立体仓库中PLC 技术的应用。 在立体仓库中科学运用PLC 技术能够自动化管理仓库物流操作。 在实际运用中都是以相关技术人员为主导，基于对PLC 技术的掌握，通过接收所有和立体仓库有关联的信息数据，经综合分析后成功转换信息数据为指令形式，以便运行相关设备执行任务，实现统一化设备管理。立体仓库中的PLC 技术应用大大提升了整个电气工程自动化控制系统精准性，推动仓库管理水平提升。

4 结束语

总而言之，PLC 技术围绕处理器构建从数字运算知识转向自动化控制的运行模式，兼具可靠性、全面性和便捷性的优势，有效的推动了电气自动化发展，两者的结合应用同时大大提升了电气自动化控制系统的运行稳定性和效率，促进运行系统朝着智能化方向发展，基于系统维护程序的简化大大降控系统基本成本。 根据现有运用现状信息分析， 可大胆预测PLC 技术在电气自动控制系统中的应用会愈加广泛和深入。