PLC技术在电气工程自动化控制中的应用探究

济南热力集团有限公司 柏 强

1 PLC 技术的原理和优势

1.1 原理

针对PLC 技术的原理可以简单地概括为“顺序扫描，持续循环”，具体过程能够划分为以下三个主要阶段。

第一，输入采样。在实际运用PLC 技术时，需要高度关注的便是输入采样阶段，其指的是PLC 本身可以借助扫描的形式合理地完成所有输入状态及有关信息的获取工作，并将这些信息高效地存储于I/O 映像区的一系列有关单元当中。

第二，程序执行。该阶段PLC 控制器能够持续地依照自上而下这一顺序依次地有效地对用户程序（梯形图）开展扫描工作，以此保证其具备良好的可靠性以及逻辑性，同时能够在固定文件中充分显示数据的具体处理条件以及结果。

第三，输出刷新。有效完成用户程序方面的扫描工作之后，PLC 控制器可以直接进入到输出刷新阶段。对于该阶段来讲，PLC 系统当中的CPU 能够凭借I/O 映像区当中的有关数据信息，合理地对一切输出锁存电路实施充分有效的更新，在此基础上通过输出电路达到有效驱动对应外设的目的。

1.2 优势

第一，可靠性强。目前来看，PLC 技术对大规模集成电路技术进行了运用，同时其生产工艺也非常严格先进，对于内部电路方面也对更为先进的抗干扰技术进行了运用，所以其具备着极强的可靠性优势。

第二，简单易用。对于PLC 技术来讲，其属于一种通用工业生产领域的控制计算机，其内部结构如图1所示，具备着接口容易以及编程语言易被相关技术人员进行理解和接受的优点。

图1 PLC 内部结构示意图

第三，体积小，能耗低。现阶段的PLC 控制器体积非常小，以超小型为例，其实际底部尺寸能够达到100mm 以下，实际重量不足150g，而且功耗方面仅为数瓦[1]。

2 PLC 技术在电气工程自动化控制中的应用

2.1 用于可编程程序控制

第一，提前做好勘查工作。在将PLC 技术运用于可编程程序控制时，作为技术人员应该提前落实好勘查活动，借助合理仔细的勘查来有效地摸清电气工程所处区域的环境条件、一系列真实状况等，以此确保自身能够对电气工程建设活动现场可能涉及的各类设备设施的具体运行状况等做出充分把握。比如通常情况下电气自动化控制中往往需要用到传感器设备，对于此类设备的工作状态，相关工作人员应该有细致地了解和把握，这样能够为PLC 技术的准确适当运用提供重要保障，从而提升PLC 技术运用的合理性、适宜性，以及有效性，切实增强PLC 运用方案编制的科学性。

第二，提前做好有关准备。作为相关技术人员应基于现场勘查活动，提前完成相关准备工作，比如要结合自动化控制的具体实现目标，对编程方面的各种要求做出深入的分析和判断，除此之外，还需要秉持着严谨负责的态度打造一个完善适宜的PLC 运用方案，实现PLC 准确高效运用，从而更好地满足自动化控制的具体要求，增强PLC 运用的有效性及可靠性。

第三，有关人员还应注意在自动化控制活动中有效运用PLC 技术时，应尽可能地将编程程序还有远程控制做出充分融合，这样能够促使电气工程领域的自动化控制更加具备良好的集成性，从而使得PLC 等有关技术手段能够得到科学适宜的运用。

2.2 用于数据控制

第一，数据收集。借助PLC 技术相关工作人员能够针对电气设备合理地开展的相关识别程序的编写工作，在此基础上通过完成数据方面的分析、筛选还有整合处理工作，即可通过终端设备针对电气自动化领域的各类数据展开科学采集，比如通常情况下PLC能够切实依照编程内容遵循一定的扫描程序完成各类信息的高效识别，也可以通过扫描梯形图等形式针对相关运行信息开展高效获取。对于这些信息来讲，其能够在处理器的有效支持下，高效地在大量数据中顺利完成关键信息的提取工作，从而完成数据信息采集方面的整个工作流程。第二，数据处理。目前来看PLC 技术的数据处理功能一般可以体现在以下几点。

一是信号输入。对于模拟量信号来讲，需要借助定时器这种措施完成相关采样周期的科学设定，结合实践经验来看，在采样周期当中若实际实施了100次采样操作，最终可能出现1次直接存入同等数量的双字变量数据信息。

二是有效性检测。假设技术人员将模拟量输入的具体类型有效地设置为电压信号5V，相应的电流信号为20mA，每一个信道能够零点调整。若是输入的数据量信号实际上明显比仪表的零位低，对于这种情况来讲，系统本身的输入端此时或许出现了相应的故障现象。而这会导致输入的数据不具备任何效用，那么此时PLC 设备便可以直接依照相应的出错提示展开自动化的分析处理。

三是可以实施数字滤波操作。目前来看，PLC输入端的系统内部安装有相应的滤波器，此类设备发挥着消除或者是削弱高频干扰的作用，但难以对低频干扰做出有效调控。而通过对数字滤波进行合理运用，则可以对脉冲性等有关干扰开展滤波工作实际效果较为良好。一般情况下，可借助中间值滤波法来有效地规避脉冲。这一原理主要为将K 次采样值中的相应最大值以及最小值进行去除，再将剩余的采样值求取平均值，从而充当滤波值[2]。

2.3 用于远程控制

通过与现代化网络信息技术进行有机结合，能够促使PLC 具备良好的远程控制功能，再将其运用于电气工程自动化控制中，可以进一步增强电气工程自动化控制能力。目前来看，PLC 的远程控制实现方法主要如下。

第一，选择PLC 方面的驱动协议，打造变量映射PLC 相应的寄存器地址，由于PLC 本身为工业协议，所以必须借助变量将PLC 地址进行映射，以此转变为相应的网络通用协议。现阶段该协议已经转为在相应的远程控制终端当中进行内置，所以可以自动实现，通常情况下用户仅需落实好变量以及PLC 寄存器地址方面的映射即可。

第二，将映射变量方面的程序有效地安装在远程终端当中，这样远程终端即可实现自动封闭运行，之后变量能够实时地与PLC 寄存器之间进行数据信息交互，同时还可以自动同步到相应的云服务后台。作为用户仅需借助网页、手机APP 或相应厂家自带的OPC 通信软件等来有效地对云服务器的变量进行读写，从而达到远程控制以及读写PLC 寄存器的目的。

第三，对于远程控制来讲，可借助厂家配套的相应APP 来进行操作，也能够借助厂家提供的付费云组态来有效地开发相应的个性化App，对于远端组态而言，也能够借助厂家对应OPCSEVER来有效地完成异地组态监控。作为用户还能够借助HTTPS 接口，通过JSON 当中的POST/GET，来有效开发属于自身的控制平台，以此达到高效远程控制PLC 的目的，这样即可在不分时间以及地域，并且电气工程现场不需其他人员配合的状态下完成电气工程相关设备设施的高效管控。

2.4 用于模拟变量控制

现阶段PLC 技术在电气工程模拟变量控制中的应用，主要体现在对设备的温度、速率以及压强还有流速等一系列变量方面的数据检测和模拟上，在实际运用过程中通常能够通过PLC 直接将模拟量快速地转变为相应的数字量。为了切实发挥此项技术的这一作用，相关厂家在实际生产制造电气设备时，需要保证模拟量还有数字量两者之间具备良好的匹配性，这样可以便于PLC 技术将两者进行高效转换，从而可以进一步提升电气设备本身对模拟量方面的精确度，有助于提高模拟控制成效[3]。

2.5 用于立体仓库

目前，PLC 技术在立体仓库（如图2所示）中有着广泛运用，一般情况下主要对其中的堆垛机、传输设备等开展调控工作，通过对此项技术的合理运用，能够保证立体仓库内部的一系列货物实现高效存放和科学调配。

图2 自动化立体仓库

现阶段一些物流企业在对立体仓库开展管控活动时，便借助PLC 闭环控制这一形式来有效地对仓库使用期间的一系列有关数据信息做出合理适当的编写，此外旋转编辑器还可以持续地提供反馈数据，对于PLC 来讲，能够对这些信息做出全面地收集、整理和分析，再将分析结果传输给计算机等有关设备来高效地对仓库开展闭环控制工作。

2.6 用于闭环控制

对于闭环控制来讲，其主要指的是对某个受控目标，通过PID 完成当下数据和一系列预设数据之间的分析比对活动，以此获取到相应的数据差值，并及时地将这一分析结果直接反馈给输入端与之有关的控制系统，同时持续地开展系统纠正活动。在电气工程自动化控制系统当中，为了有效获取这一功能，应该保证采集终端持续收集到的各类数据信息充分地传输至PLC 设备内部，比如在实践当中，如果将温度设定为需要进行检测管控的目标，通常情况下可基于PID 指令充分地借助PLC 设备实现通断方面的科学调控，在这种状态下PID 方面发出的指令能够持续地传送模拟量信号，能够用来对开关量方面的变化做出高效调控。因此，现阶段在实际运用PLC 期间，大部分厂家都需要提前配备适用性较强的A/D 等相应转换单元以此完成PLC 方面一系列模拟量的科学调控，具体实现方法如图3所示，呈现出了良好的运用效果值得进行推广和借鉴。

图3 电机闭环控制示意图

2.7 用于工业机器人

目前，PLC 在工业机器人中有着极为广泛地运用。对于工业机器人来讲，一般均带有较多的I/O 通信接口，能够有效地与PLC 的输入、输出进行连接。对于PLC 的控制器能够连接各类执行装置，如电磁阀、指示灯，以及蜂鸣器等的相应输出信号，同时可以连接开关按钮以及传感器等方面的输入信号。再将PLC 通过通信线有效地与触摸屏进行连接，便能够将PLC 的输入以及输出信号状态全部显示在触摸屏上，进而达到监控以及控制的目的，这样便可以促使工业机器人在实际生产活动中实现自动化控制。

2.8 用于机床电气

机床电气属于生产制造活动的关键设备，其涉及的部件较多，比如车身结构、电气操作系统以及液压系统等。对于PLC 技术来讲，其具备着数字控制以及扫描等功能，可以用来监控机床电气设备的实际运行状况，能够自动化地分析判断设备的实际运行情况，同时将关键数据传送给相关技术人员，这样技术人员便能够借助这些数据开展及时有效的维修工作，比如更换旧部件以及磨损设备等，从而避免设备出现安全事故等问题。

综上所述，对于PLC 技术而言，其属于电气工程自动化控制系统当中的一个核心内容，切实做好此项技术的运用工作，可助推电气工程自动化控制实现高质量发展。