PLC技术在电气工程自动化控制中的应用研究

2023-08-20刘文波刘文涛

中国设备工程 2023年14期

刘文波，刘文涛

（1.山东省商河县应急管理局，山东济南 251600；2.济南市大众报业集团，山东济南 250014）

现如今，电气工程行业备受人们的关注，提高电气自动化控制水平成为当前迫在眉睫的发展要求，因而企业需要积极引进相关先进技术，从而确保电气自动化控制系统平稳运行。其中，PLC技术凭借其自动化程度高、控制效率稳定等优势被广泛应用在电气工程行业中，并为其发展作出了巨大贡献，有效保障企业生产经营等相关活动的高效展开。

1 PLC技术的概述

1.1 概念

PLC技术，全称可编程序控制器，采取一类可编程的存储器，利用其内部微处理器，通过与互联网等信息化、自动化水平高的技术相结合（通信技术、计算机技术、自动控制技术等），从而将其应用到工业的各个领域中进行相关控制的一种技术装置。PLC技术研发初期是准备应用于电气工程自动化领域中，但由于受到各种因素影响，在20世纪70年代这项技术被应用于汽车工业制造中，并且取得了较好的应用效果。随着经济发展、科技进步，促使PLC技术应用范围逐渐扩大，被应用于商业、电气工程等领域中，技术自动化水平更高。从PLC系统组成来看，主要由电源、CPU、通信模块、接口电路、功能模块等组成，除了系统输入输出端口，其余仅需软件便可实现连接。在PLC技术应用过程中，如果电气自动化控制要求标准发生变化，工作人员只需修改系统程序便可实现最新的控制要求，从而为电气工程自动化控制带来便利条件。

1.2 特征

由于PLC技术是继电控制器、计算机技术等集成，具有其他控制器无法比拟的技术优势，现已成为我国现代工业发展的驱动力，并被广泛应用在我国工业生产领域中，比如，能源化工、机械制造、交通通信等方面。

第一，反应速度快。PLC技术在工业生产领域中发挥重要作用，其主要原因是PLC技术应用辅助继电器来实现快速反应，这一装置能够帮助PLC简化电气工程自动化控制节点，以此来节省时间，并能够加快对自动化控制系统内各项内容的处理速度，从而提升电气自动化控制系统的整体运行速度。第二，安全性高。这一特点主要体现在其抗干扰能力方面，有效规避外界干扰因素，实现电气自动化控制系统整体运行的稳定性。但在电气工程建设中，自动化控制设备规模扩大、数量增多的前提下，需要不断完善相应技术确保其运行安全。第三，操作简单。相比其他控制器，PLC技术在人机操作方面更为简单便捷，工作人员通过正确操控PLC系统及配套设备，有效提高电气工程建设中的自动化水平，并且工作人员不需要在PLC操作界面上消耗大量时间和精力，便可轻松完成指令输入，从而保障电气自动化控制系统的稳定运行。

2 PLC技术在电气自动化领域中的应用

2.1 顺序控制

在电气自动化系统运行中，随着系统长时间不间断运行，其能量消耗也会随之提升。相比传统技术，PLC技术应用广泛的重要因素之一就是其可以对系统运转顺序进行控制，从而使得这一问题得到有效解决。具体而言，就是在电气工程自动化控制过程中，PLC技术能够根据不同情况下所出现的具体问题采取针对性措施进行解决处理。如果电气工程自动化控制系统出现问题停止运行时，PLC技术便会直接启动相应的防控措施，察觉自动化系统运行故障问题，从而确保系统运行安全稳定，有效避免电气工程自动化控制过程中造成的损失。在这种控制技术应用模式下，不但实现了自动化设备运行的单独控制，促进设备控制部位模块化发展，更能提高系统控制的灵敏度、元件运行的顺序性，避免电气化设备出现控制顺序紊乱等问题。例如，PLC技术应用，对人机接口主站、远程站点进行独立控制，可以借助传感器结构来优化各个控制站点，并且利用PLC系统操控总台设备，实现电气工程自动化控制效率的整体提升。

2.2 开关量

PLC技术应用下所采用的可编程控制器，实质上属于一种虚拟的继电器，并以其自身优势逐渐取替了以往的传统继电器装置。这是由于传统继电器装置运行速度较慢，如果电气工程自动化控制系统发生短路等故障问题时，继电装置无法及时做出相关应急处理，比如，将短路信息传递给中枢管理系统，或者无法判断短路问题具体发生点等，如此一来，就给电气工程自动化系统运行带来了极大的负面影响，严重时甚至会带来巨额经济损失。基于此，PLC技术得以有效引进，其主要目的是利用PLC技术控制电气工程中数量庞大的开关装置，借助顺序控制、逻辑操控等实现整个流水线中自动化设备的高效运转，从而达到提升工业生产效率的目的。在这一过程中，开关量逻辑关系的控制是PLC技术在电气工程自动化控制中的重要功能，既要实现自动化控制系统运行稳定，还要确保工业生产加工过程中的安全高效，并为其自动化控制系统故障排查奠定坚实基础。例如，PLC技术应用，在工业生产流水线系统发生故障时，技术人员可依据PLC系统显示故障预警，及其所提供的故障数据信息，便于其快速定位故障发生位置，做好故障排查、消除工作，从而提升电气工程自动化控制系统整体运行的稳定性。

2.3 数控系统

在电气工程自动化系统运行中，PLC技术应用效果主要体现在大量数据的采集、分析和应用方面。其中，数控系统是PLC技术的核心内容，与PLC技术应用效果、未来扩充幅度密切关联。由于电气自动化设备运行过程中，将会产生大量数据信息，虽然PLC系统有着较大的数据存储空间，但过于庞大的数据量依旧会降低PLC系统运行效果。对此，工作人员在利用PLC技术时，需要编写相应程序将电气设备产生的低价值数据信息进行过滤，以此来提高PLC技术应用中的数据分析效率。基于PLC的数控系统处理，不但能够帮助电气自动化控制系统实现高效稳定运行，更能为企业自动化控制系统的信息安全提供强有力保障，避免因信息安全问题导致电气工程整体运转效率。总而言之，工作人员需要在数控系统中充分运用PLC技术，提升各类数据信息传递效率的同时，做到信息质量的有效提升，并保障自动化控制系统在实际运行中，具有较高的安全性、稳定性，能够有效发挥出其实际应用价值。在PLC技术支持下，通过将相关信号输入操作系统中，实现PLC信号、NC信号间的相互传递，从而保障数控系统运行效率、安全。

2.4 闭环控制

闭环控制是电气工程自动化控制中PCL技术应用的常见模式，在大多数工业生产加工中都应用了闭环控制。所谓的闭环控制，就是电气自动化系统元件发生故障后，借助调节器装置及时调整元件，使得系统生产加工能够继续进行。闭环控制的关键在于根据人员的指令输入或获取的信息反馈来调整自动化控制系统中的各项参数，促使系统处于理想运行状态下运行，以此来提高工业生产加工质量，降低材料、能源等消耗。在此期间，顺序控制与闭环控制的结合使用是实现PLC智能化发展的关键，能够进一步提高其在电气工程自动化控制系统中的应用效果。例如，在机械设备生产流水线上，利用PLC闭环控制，使得流水线上生产设备能够根据电机运行时间选择适宜刀具，以此来提高流水线生产效率；或者在泵类电机启动控制过程中，通过PLC技术闭环控制应用，根据每台泵机运行情况选择适宜开启方式，并对电机运行状态进行有效控制。如果设备启动过程中出现问题，系统便可利用PLC技术及时切换启动方式，从而确保其正常启动。

2.5 集中管控

随着计算机技术、网络信息技术等不断发展进步，以这些技术为支撑的PLC技术同样得到了飞速提升，从以往单一的自动化控制逐渐向着智能化控制方向发展。大型PLC系统引进已经实现了对工厂内所有生产线上电气设备的集中管控，从而确保电气设备运行稳定和安全。在这一过程中，需要采取科学合理方法对电气系统反馈的数据信息进行及时归纳、整理和汇总，并以此为依据编制出相应的电气自动化控制系统应用程序，切实发挥出PLC技术应用价值。同时，工作人员要借助PLC技术对电气自动化设备运行状态进行全面掌握，精准查看电气设备运行过程中各项性能及参数，及时精准判断出电气自动化设备是否存在故障等问题。

工作人员还要根据电气自动化设备运行情况，制定具有针对性的经济措施，处理好电气设备漏电、短路等安全隐患，从而保障电气自动控制设备运行的安全稳定。通过在管控区域内进行管理控制的细化，从而确保工业生产加工质量和效率提升的同时，实现了能源资源效率的最小化。随着人工智能技术的发展，PLC技术势必会向着精细化管控方向发展，从而推动工业生产体系整体质量、效率的提升。

2.6 功能优化

从当前PLC技术应用情况来看，PLC技术对于电气设备产品功能实现了优化，能够为电气工程自动化控制提供更多支持。一方面，PLC系统自身配有存储器，能够存储相关数据信息，在电气设备产品引进这项技术，能够促使电气产品存储量的增加，从而有效改善电气自动化控制系统的存储能力。同时，PLC技术还能够对设备历史数据进行存储，从而为设备故障排查工作提供技术支持。另一方面，PLC技术的引进，能够促使电气设备整体智能化水平得以提升。这是因为PLC技术的引入能够促使电气设备反应速度得到提升，并能按照PLC系统运行要求进行作业。由此可见，PLC技术的应用，电气自动化控制系统可以借助存储器完成数据传输，利用软件编程完成生产指标编写，从而促使设备按照要求运行。

2.7 远程通信

在电气自动化控制系统中，PLC技术不仅在工业机械行业领域中得到了应用，还能够对系统起到控制作用。工作人员借助PLC技术能够对电气自动化控制系统中出现的故障问题进行原因分析、定点查找，及时解决系统中出现的运行错误，实现自动化控制系统的安全稳定运行。在实际工业生产加工过程中，每个电气自动化设备都安装了控制系统和检测装置，如果设备运行中出现故障问题，PLC系统就会对故障进行查找并发出警报信号，工作人员可根据PLC系统反馈信号，对电气自动控制系统中存在的逻辑错误进行检查，从而确保系统的正常运行。同时，PLC技术应用过程中，电气设备会按照程序步骤进行控制，逐渐完善技术应用过程中产生的误差问题，并对设备中已经存有的逻辑关系进行纠正，避免存在安全隐患问题。另外，PLC技术在远程信息控制系统中能够保证互联网及信息传输界面，从而实现远程通信的稳定性。

3 PLC技术在电气自动化控制中的未来发展期望

3.1 增强网络化、自动化

随着社会经济的飞速发展，人们生活水平的不断提高，对PLC技术发展及应用提出了更高的要求，以此来满足经济水平的增长和人们日常生活的需要。基于此，PLC技术要做到顺应时代发展潮流，不断提高自身技术水平，增强技术应用过程中的自动化水平，以此来适应现代化工业生产的脚步。与此同时，在现代社会发展过程中，互联网技术已经逐渐融入人们日常生活中的每个角落，对人们生活及工作产生了深远意义影响。由此可见，未来社会发展一定离不开网络信息的支持，PLC技术要想立足社会发展，促进社会市场、科学技术等不断进步，既要提高自身自动化水平，更要学会利用网络信息技术优势，实现自动化与网络化的融合发展，借助技术融合力量来提升PLC在电气工程自动化控制中的技术优势，并确保在未来社会发展中占有一席之地。

3.2 增强抗干扰能力

现如今，从电气工程自动化控制中PLC技术应用效果来看，已经取得了卓越的成效，但这种成果还是具有一定的局限性。这是由于PLC技术在当代技术应用所得到的成果，主要是围绕电气工程领域，如果技术应用超过这一领域，PLC技术则会受到外界影响干扰（自然环境因素、社会人文因素等）。例如，如果将PLC技术应用于自然环境中，就会受到当地自然天气影响（强风、雷击、强降雨等），或者会受到地球自转产生磁场的影响，都将会对PLC技术应用效果产生不同程度的影响，导致电气工程自动化控制系统运行不稳定，并为其带来一定的经济损失或严重后果。基于此，研究人员需要不断加强对PLC技术抗干扰能力的研究，从而使其能够广泛应用于社会各个领域中。