PLC 技术在电气工程自动化控制中的应用

梁耀光

（梧州职业学院，广西 梧州 543002）

0 引言

随着自动化控制技术的发展，电气设备的自动化控制更为高效，能够在自动化控制运行期间有效解决传统控制模式的缺陷和问题。当前，在应用自动化控制技术的过程中，除了要掌握PLC 技术的结构剖析和设计准则外，还应同步结合该项技术在电气工程自动化控制中的应用情况，通过总结PLC 技术的应用特征，分析电气设备自动化系统的内部结构，才能提出有效、完善的优化对策，加快现代化电气项目的整体建设进程。

1 PLC 技术结构剖析及设计准则

PLC 具有很强的稳定性，在机械装置运用、生产工艺、简单操作和程序控制等环节具有关键作用，并且能够结合简单故障作出准确诊断。该方法具有独立输入地址的功能，PLC 指令能够检测输入状态是否开启或关闭。PLC 系统配备继电器触头，且具备逻辑功能，当所有的触头全部关闭时才会有电流通过。

在运用PLC 技术时，通常需要将电子信息、电子控制等两种技术结合，借助软件的支持实现逻辑控制目标，使系统能够顺利执行工作指示，有利于提升日常的工作效率。

随着科技的发展，在PLC 技术的研发过程中，使该项技术也逐步得到发展，并形成了以PLC 为代表的核心技术，在各个行业都有着广泛的应用。在电力系统的自动控制阶段，采用PLC 技术可以降低人力、材料的成本，从而为企业节省相关费用[1]。

1.1 PLC 控制器的结构组成

在建立PLC 系统时，一般都要借助于柜体和模块化两种方式，采用分散式的总线架构，能够优化日常工作成效。其中，对于柜体式结构而言，主要包括以下几方面的组成部分，即：中央处理器、供电器、LED 显示板、内存储器、电子元器件等等。随着PLC 系统的运行，其中所涉及的工作内容各不相同。在选择中央处理机时，为确保其型号符合要求，在一般情况下，会以满足自动控制基本需求作为参考标准，筛选合适的设备型号。在使用模块式结构的过程中，可以看出主要包含以下5 种模块，即：中央处理器、供电器、内存储器、输入输出（I/O）等。

1.2 PLC 控制器的设计准则

在研发PLC 控制器时，通常需要派遣专业的技术人员，以高质量性、高经济性、高稳定性为基本参考依据，指导并开展控制器研发工作。

高稳定性一般是指PLC 技术在实际应用中，采用自动运行方式，实现对基础参数和组态的控制。通过该系统的工作，可以保证其在正常工作条件下的稳定运行，从而提高电力工程自动控制的工作效率。其次，就高品质来说，一般是指在制造PLC 控制系统时，其品质要符合设计要求。在电力系统的自动控制运行中，必须保证PLC 控制器长期工作，并保证其总体工作状况符合要求，以保证员工和维护人员的安全。最后，高经济性是指在电力系统的运行过程中，以自动化控制为基础条件，在优化PLC 控制器运行质量的同时，在制造PLC 控制器时，能够达到减少费用的效果。不仅如此，在企业的生产、加工等环节，还可以取得较好的经济效益。

1.3 PLC 控制器的技术优势

随着现代工业的发展，电力系统的自动化控制可以节约大量的人力、物力等资源。随着PLC 技术的不断发展，已成为工业产业在发展中的主导力量。

首先，对于PLC 技术，与多种工作环境之间，均能够保持良好的适用性。在系统的工作过程中，通过集成电路板，并在控制器的加持下，确保整体通信的准确性。不仅如此，PLC 系统由于外壳的牢固，不易受到外部环境因素的影响。所以，尽管处于潮湿的环境条件中，系统仍然能够持续工作。

（1）PLC 技术的应用范围很广，且操作方式简单。在国防装备制造过程中，利用PLC 技术可以制造出低误差的集成装置。由于PLC 技术具有高精度的优势，可用于医疗器械生产过程中，并且在其他领域同样具备明显优势。如：建筑、自动化、航空、航海等领域。

（2）在复杂度高的产品中，要求采用套接式工艺的情况时，可以将PLC 技术应用到微型控制系统中。由于PLC 设备的体积较小，整体的操作空间大，所以能够为操作环节提供便利。

（3）PLC 技术维护简便，一旦系统发生故障，若不能继续正常工作。此时，技术维护人员可以对系统进行分级检查，快速查找故障原因。在操作PLC 技术时，以逻辑控制、数据信息控制、模拟化控制等方式来完成。

2 PLC 技术在电气工程中的应用

2.1 顺序控制

在使用PLC 技术时，将电力装置作为技术操作基础，可以实现各种电气设备的控制，加强PLC 技术与电力装置的适应性，并且可以在通信装置中发挥作用。该系统在使用PLC 技术时，所设置的程序具有简单、便于操作人员学习和掌握的特点[2]。

在电气设备自动化控制环节，为PLC 技术的应用提供了广泛的空间支持。在通常情况下，若PLC 技术具有通用性，在将其应用于电力自动化领域中时，将会提高系统的运行效率，从而满足当前的电力工程自动化工作的需要。另外，PLC 技术的适应性很强，可用于企业开发项目中。因此，对于PLC 技术应用，能够为企业开发作业提供支持，发挥PLC 技术的实用价值，能够获得良好的开发成效。

例如，在火力发电厂的生产过程中，利用PLC 技术，实现对炉膛内的飞灰、炉渣的控制。为了保证火力发电厂的生产效率达到要求，在安装PLC 的自动控制系统时，在前期准备环节合理调整设计方案内容，以确保控制系统能够处于稳定运行状态。在自动化控制系统的设计环节，PLC 技术的作用主要体现在以下几个方面：现场传感、主站层、远程控制等。对于上述顺序控制环节，PLC 技术发挥了重要作用，能够促进设备运行效率的提升。

2.2 开关量控制

在电气工程自动化控制阶段，PLC 技术能够发挥储存功能，对继电器工作仿真，实现可编程目标。在正常条件下，自动控制系统中的继电器开关量控制时间比较长，因此在出现短路的情况时，无法保证系统的通断控制的实时性。所以，PLC 技术操作效果并不完美，在自动化控制阶段应用时，仍然存在一定缺陷。

为有效改善上述问题，相关的操作人员一定要引起重视，利用PLC 技术来自动进行电气设备的开关，从而提升电力设备的响应速度，达到自动化控制系统高效率的目的。同时，把PLC 技术运用于电力设备的开关量控制中，能够发挥该类技术的应用价值。例如，在使用PLC 技术时，不仅能实现对常规电气设备的开关链的控制，而且还能满足单机和多机通信的要求，如汽车制造控制、物料输送控制、马达控制、产品储存和储存、电梯控制、印刷控制等等。以一台升降机为例，介绍了可编程控制器在升降机自动化控制中的应用[3]。如，在某科技公司中，研发了新型电梯通信系统，并将其称之为“云梯”，能够将PLC 技术应用其中，“云梯”架构中包括数据采集、网络传输、云平台、业务处理等多个层级。

首先，在数据采集层，位于电梯轿顶、电梯机房等部位，将智能安全终端、后备电源、PLC 局端作为数据采集层的主要安装部位，结合电梯的运行情况顺利完成实时监控任务。其次，在网络传输层中，需要依靠运营商网络，借助PLC 电力载波传输系统，完成网络数据传输任务[4]。再次，云平台能够结合与电梯相关的所有设备数据，完成存储、分析、处理等工作任务。在WEB、APP 以及其他应用系统中，借助云平台提供后台服务。最后，在业务处理层中，需要在WEB 服务器的运行基础上，充分利用网络资源，提供多种服务功能，如用户管理、系统管理、设备信息查询等，以满足多个单位的需求。此外，还需要对所有服务进行统一管理，保证服务的稳定性和安全性。比如：电梯管理、电梯维保、管理故障、应急处理、实时视频监控、数据采集、数据汇总、分析处理等[5]。

2.3 网络控制

将PLC 的自动控制系统与计算机共同使用，并根据实际的电力装置的运行状况，仿真实验结束后，能有效地减轻操作人员的工作量，从而提高了系统的运行效率。PLC 技术具备自诊断功能，通过对电气设备故障的分析、检测，并给出解决方案，可以有效提高系统的运行效率。

在电气工程自动化控制系统中，将PLC 技术作为基本支持，使系统处于正常运行状态。该系统工作效率高，能有效地减少目标定位所需的时间。利用电力装备的无序速度变化，建立了一种有效的监控模式，构建了一种复杂的神经网络控制系统。在运用可编程逻辑控制器的过程中，可以从两个角度来进行运算、学习。并利用PLC 技术，结合各种电气参数，完成控制、计算等工作。

在电气设备中，网络控制系统以及实际所运用的神经网络技术，操作方式比较复杂。因此，操作电气设备运行的相关人员必须具备一定的能力和水平，才能满足电气设备运行操作需求。为此，企业需要采取积极、有效的培训措施来提高操作人员的能力和水平，比如加强专业知识学习，使工作人员能够熟练掌握专业技术，并在实际操作过程中及时发现和处理故障，进一步加强对电气设备网络的控制。

2.4 智能化控制

在研究PLC 技术的过程中，随着企业各研究项目的逐渐深入，能够延伸至智能化电气控制这一领域。例如，自2018 年起，某公司开发的通信模块主要是以PLC-IoT 通信模块为主，具有良好的抗干扰性，在电力线路的载波过程中，保证了通信的可靠性。在物理层，通信速率可以达到4Mbit/s。将PLC-IoT 通信模块的通信速率与业界平均速率进行对比，PLC-IoT通信模块的物理层通信速率高出普通业界平均速率的200 多倍，能够使用丰富的业务数据，并满足长距离电力线传输作业需求。基于传统窄带PLC 技术的电力线通信方式，能够借助自主研发的PLC-IoT 通信模块。PLC-IoT 通信模块具有即插即用的效果，与不同行业场景之间的适配性较强。

PLC 技术具有较强的抗干扰能力，在市场中的应用具有广泛性，在多数自动控制工业中，均能够利用PLC 技术完成生产工作。大众对于生活产品和基本用品的使用，从自动化程度和科技含量等2 个方面提出了更高的要求，使可编程控制器技术有了更大的发展空间，并在其界面特性的基础上，取得了良好的应用效果。为了有效地改善电力设备适应性，在PLC 控制系统中通过增加大量逻辑运算，以达到智能控制的目的。目前，随着PLC 应用空间的逐步扩大，能够朝着模块化的方向发展，且组件化程度不断加深。为了更好地满足电力市场的需要，企业应该采取相应的改进策略，以促进可编程控制器技术的持续发展。在自动控制系统中，通过增加逻辑运算，有效提高电力设备自动化程度[6]。

2.5 闭环控制

在大规模的集成电路技术中，能够突出PLC 技术的重要作用价值，并将其与传统接触器控制系统作了比较。可以看出，在使用可编程控制器的情况下，可以减少触点位置的设置。在电力设备的使用中，能够有效减少故障发生，提高电力设备的抗干扰性，使设备处于可靠、稳定的运行状态。在使用PLC 技术时，将其与其他类型的自动化控制技术进行对比，可以看出前者的运用更为可靠，为自动化控制环节提供了重要参考。在使用PLC 技术时，整体运行速度相对较快，有着较高的智能化水平。由此可以看出，在电气工程项目中，PLC 技术的应用范围持续加大，能够满足自动化控制要求[7]。

在正常环境中，在电力设备自动控制阶段，往往要从流量、温度、速度、压力等方面着手，并根据这些参数的具体变化，全方位进行监测和控制。在运用PLC 技术时，需要初步处理电气设备的早期闭环控制形式，但最终操作结果并不能达到预定的目的。但是，随着PLC 技术的不断发展，通过持续更新和改进，使该类技术应用逐渐趋于成熟，当再次将该项技术运用于闭环控制方面时，能够获得良好的作用效果[8]。在每一个PLC 模块当中，均能够配备与之对应的PID 指令，通过相关程序的运行加强PID 控制。PID 控制系统的设计一般都是交给PLC 的专业制造商来完成，在PLC 技术的支撑下，需要派遣专业的操作人员的负责PID 控制系统的运行[9]。

结合电气设备调速器油泵的启动方式，通常由以下两种形式。即：自启动、机旁屏启动等。每个控制器都可以单独工作，并且需要与调速油泵的工作时间相结合，以便自动完成工作任务。经过系统的分析，可以将该油泵作为下一次启动装置的主油泵，剩余的油泵被设计成后备泵。根据调速油罐的压力值，电气设备的主门将会自动开启。如果压强没有出现明显的升高，则可以启动后备油泵。在PLC 的操作中，如果输出了一个启动油泵的命令，可以按照系统的优先等级来选择最适合的继电器。通常，第一个继电器将优先启动[10]。油泵的控制分为两种，即常规、自动。在控制阶段，可以保证整个自动控制系统正常运转。当主要控制系统发生故障时，常规电路仍能正常运行。可见，当PLC 发生故障时，调速油仍能连续供应，所以能够保证电力设备正常工作[11]。

2.6 PLC 技术在电气工程自动化控制中的应用实例

在大多数建筑工程项目中，随着空调、通风等用电控制作业的开展，均需要采用PLC 装置，将其作为整体控制阶段的核心。通过分析建筑物空调系统的控制模式，主要是针对系统内部温度加强监测。与此同时，结合实际所测得的温度，将其与预设温度进行对比，能够判断启动空调系统的必要性[12]。

在此期间，在空调机系统没有打开的情况下，必须始终保证空调系统的通风性能。采用PLC 技术，基于模糊综合控制算法，实现对温度的有效控制。同时，利用PLC 技术，并配合温度传感器等设备共同使用，能够实现对温度的全面测量。当系统内的判定令数值与实际设定的数值相符合时，系统会自动关机。当以上两个指标不符合时，系统会自动启动。通过实测温差资料，制定出相应的调节措施，从而得到相应的温度信息[13]。

3 电气工程自动化控制中PLC 技术的应用趋势

在电力工程的自动控制方面，应充分利用PLC 技术，切实做好PLC 的调试工作，以保证本技术在实际生产中的应用效果与实际情况相结合，进而得出一套完整的评价结论。在系统中，当出现问题时，要及时记录，并在请求备份后对软件进行修正。采用先进的设计思想和操作技术，从根源上增强PLC 的抗干扰能力。同时，引进更为先进的供电设备，规避周围环境出现不稳定因素，保证电网的运行质量和效率达标[14]。

3.1 实现网络数字化

随着社会的不断发展，在电力工程自动化控制工作的实施阶段，逐渐进入了一个崭新的智能管理时代，这将进一步促进经济的发展，加速数字网络社会的整体发展进程[15]。在电气工程自动化控制中，对于PLC 技术的相关应用，同样能够为数字化转型发展带来促进作用。根据当今社会发展的现实需要，采用PLC 技术时需要与网络数字、数字编程等管理技术相结合，使PLC 技术更好地发挥其应用的优越性，使其在自动控制工作中的应用得到持续发展[16]。

3.2 提高抗干扰性能

随着社会和经济的飞速发展，各领域对PLC 技术的应用报以极大的期待，以期适应新时代发展的需要。为了适应电力工程的实际生产需要，在企业内部安装了一套绝缘变压设备，应具备较高的抗干扰能力。将该类设备与无线电波信号过滤设备有效结合，能够保持电力系统的稳定工作状态。在电力工程自动化控制系统的应用中，PLC 技术的运用优势和实际的工作效率，已逐步成为企业在社会发展中的核心竞争力[17]。在运用PLC 技术时，其抗干扰性强，如果能够充分利用PLC 技术，企业则能在市场经济条件下获得较好的核心能力，与市场上的企业之间建立密切的联系，便于企业更为持续的发展。

4 结语

通过分析PLC 技术在电气工程自动化控制中的相关应用，说明该项技术具有一定的功能优势，可以满足电力工程自动化控制中的运行需求。在探索PLC技术相关结构以及系统的设计准则时，分析当前PLC技术的相关作用体现，在电气工程自动化控制作业当中，能够借助PLC 技术解决生产问题，可以达到减少能耗的目的。通过合理规避生产过程中的故障问题，通过注重对PLC 技术研究成果的运用，对促进电气工程自动化控制转型具有关键作用。