PLC 技术在电气设备自动化控制中的应用

刘海枫

（武汉轻工大学， 湖北武汉 430048）

0 引言

当电力系统处于运行状态时， 电气设备发挥着至关重要的作用，对电力的生产、运输效率可产生直接影响。现阶段，随着自动化技术发展、更新速度不断加快，让各种自动化技术也开始被应用于电气设备控制中， 通过这部分技术的支持，电气设备的改造升级得以顺利实现，除了控制功能得到了加强外， 也充分保障了其运作的安稳性。 由于PLC 技术自身优势突出，且具备强大的数据采集功能和自动逻辑控制功能， 故其在电气设备自动化控制中的运用前景非常宽广，重要性不容忽视。

1 PLC 技术的定义与原理

PLC 中文含义即可编程逻辑控制器， 近年来在工业自动化控制中得以非常广泛的运用， 属于自动化数字电子系统。 PLC 包含了可编程储存模块， 能够完成逻辑运算、自动控制、算术运算等相关指令，CPU 属于其核心组成部分， 与电子计算机CPU 功能基本一致， 提供信息处理，控制信号输出等功能[1]。 PLC 系统涉及到信号输入、中央处理器以及信号输出三个模块。 输入模块的主要作用是对外部传感器又或是开关输入的信号进行采集， 并对其做转换处理，使之成为数字信号，之后再向中央处理器输入。 而中央处理器的的任务是对输入信号进行处理，将编写的控制程序联系起来展开逻辑运算、处理，接着向输出模块输出结果。 然后，输出模块需转换输出信号，使之以控制信号的形式呈现， 进而完成对各类工业设备运转的控制。 PLC 技术的优点较多，包括高可靠性、高安全性、高稳定性、易编程等，所以在各种工业自动化控制系统中得到了较多应用。

2 电气设备自动化控制中使用PLC 技术的作用

2.1 有助于提高准确性以及安全性

在通过传统机械设备进行数据传输的过程中， 耗费的人力、物力往往较多，且在这一过程中也不能保证数据传输的准确性。 而借助PLC 技术，则能够准确处理、传递数据信息，进而使人工作业的难度降低，促进数据准确性的提升。同时因为降低了人工难度，相应的也就减少了出现人为失误的概率， 让电气设备自动化系统的安全性和高效性均得到了显著提升。在工业发展过程中，通过将电气设备自动化控制与PLC 技术充分融合， 有助于电气设备自动化系统更好地抵抗干扰， 就算身处极为复杂的作业环境中，电子设备自动化系统也能够正常运转，最终实现工业行业高效生产。 除此之外，不断提高的科技水平，在一定程度上也完善了PLC 技术，进一步优化了其功能，为电气设备自动化的良好发展提供了充足保障。

2.2 促使操作向着简便和稳定的方向发展

通过比较能够发现， 传统的电气设备除了运行复杂外，也具有繁琐的操作步骤，这样一来也就让人工作业的压力增加了， 使工作人员难以适应快节奏的生活需求[2]。但通过对PLC 技术予以利用， 便让这一问题得到了有效解决。该技术经计算机完成对操作指令的传达，如此就将操作简化了。且因为其属于一种独立生产技术，自身性能优势已能够满足电力设备行业的发展需求。 但在实际工业生产过程中， 电力设备的使用极易受到电磁干扰的影响，再加上操作人员的知识水平不高，因而也就让电力设备最终的应用效果大打折扣。因而在具体发展时，应着重提高该技术的稳定性与高效性， 以充分保障电气设备自动化控制的应用效果。

2.3 有利于电气设备自动化控制实现多功能运用以及网络化使用

在实现多种电气设备快速运转方面， 传统的控制处理方式是无法做到的，因而急需采用PLC 技术。其功能特性较多，可为诸多电气设备的安全、高效运行提供充分保障，满足国民生活需求。 在电气设备自控中运用该技术，可确保系统的稳定运行，提高工业生产的效率。借助这一方式，形成一套控制现场总线的系统，这样不仅能够严格控制生产作业流程，还可对仪表进行控制，实现智能化和网络化改变，最终提高电气设备自动化生产水平，助力企业实现高效自动化生产，积极推动国家经济发展。

3 PLC 技术在电气设备自动化控制中的应用

3.1 PLC 技术在顺序控制中的应用

对于顺序控制系统而言， 近年来PLC 技术得以广泛应用，基于实践案例分析可以了解到，PLC 技术能够为顺序控制系统提供有力的技术支持。 为促进生产活动实效性不断提高，越来越多的企业纷纷推广普及自动化技术，而借助于PLC 技术的运用可以在很大程度上增加企业的经营利润。在工业生产活动过程中，依托于PLC 技术对生产线进行顺序控制， 合理高效的顺序控制不单单有助于生产作业效率的提升，还可以有效降低生产成本。较为典型的是PLC 技术在电气设备控制中的运用， 工作人员仅仅在监控室就能够进行相关操作。一般来说，控制模块选择分层架构，通常涉及到远程控制设备、传感器以及主控制设备， 工作人员通过远程下发指令的方式来完成各项生产任务，从而对电气设备实现自动化、标准化控制。 和过去的控制技术比起来，PLC 在电气设备顺序控制中的普及运用， 不单单能够让各类电气设备始终保持在安全稳定的运行状态，还可以降低生产作业成本，促进经济效益不断提升[3]。与此同时，为实现设备的自动化监控，工作人员可以对顺序模块进行优化。 PLC 技术在生产活动过程中的运用，例如说对原料抓取设备而言，在过去工作人员往往会对进行抓取的原料予以判定， 随后按下启动按键，变频器随之开始启动，传送带进入运行状态，依靠传送带将原料直接传输到机械手臂下方区域， 随后机械手臂上设置的传感器感应到货物原料，执行抓取动作，成功抓取后按照既定程序进行送料。 PLC 技术在上述生产活动中运用之后，工作人员按下启动按键后，电信号直接传输到PLC 系统，随后传送到中央处理器，进行信号处理后发出指令，PLC 系统能够把电信号转变为中央处理器信号传输到机械手臂，进而自动完成整个抓取流程。

3.2 PLC 技术在闭环控制中应用

控制系统泵类电机启动中的应用一般来说包括自动启动与手动启动、旁屏手动启动等类型，而借助于PLC 的普及运用可以让系统内部控制模块在进行启动的过程中保障其处于相对稳定的状态，可以对主备用泵合理选择，依托于手动启动仅仅对作业现场开关实施控制， 同时结合相关设备实际运行时间来准确选择是否开启或关闭设备。对于实践作业而言，能够将PLC 技术运用到闭环控制过程中，不单单可以保证闭环控制的运行效率，还可以确保相关设备机器能够处于安全可靠的运行状态， 降低资源的消耗与浪费。 PLC 技术能够选择多元化的方式来对电气设备实现自动控制， 手动控制要求PLC 调控电气设备的基础上对闭环控制转换予以科学控制， 从而更加高效化地控制设备运行[4]。 对于电气设备的闭环控制而言，借助于PLC 技术还可以非常准确高效地获取设备实际运转速度， 以帮助作业人员第一时间掌握设备运行数据信息，从而参考所收集到的各类参数展开深入分析，根据作业需求对电气设备运行状态实施有针对性的调控， 进而真正实现自动化高效化控制的目的。 在具体运用中，PLC技术打开电气设备的动力泵， 其中涉及到的各个部件根据动力泵作业系统开展运转测速， 让获取到的参数信息准确率进一步提升， 作业人员在执行各项指令的过程中对PLC 技术进行调整， 如此才能够更加合理地确定主备用泵。基于手动控制的旁屏作业模式而言，要求在作业现场对开关进行灵活调整， 从而让动力泵启动后可以尽快达到相关标准规范，同时应全面掌握动力泵的作业状态，明确主备用泵各自的运用模式。总而言之，在工业生产活动中运用PLC 技术， 在确保生产活动效率的基础上还能够充分利用该技术的优势与价值， 让电气设备真正实现智能化运行。

3.3 PLC 技术在开关量控制中的应用

基于开关量控制的角度而言， 借助于PLC 技术能够对开关运行状态进行全方位监测， 如此便能够在出现短路或者其他故障异常后第一时间进行处理， 防止事故后果扩散， 同时PLC 技术在运用之后不会对继电器正常运行产生影响， 确保继电器稳定工作的基础上进行一定的优化处理[5]。 近年来电气自动化技术持续更新，开关点数量不断增多， 在这样的情况下必然会对实际控制效率带来阻碍， 此时以PLC 技术为核心的电气系统云平台能够提供统一控制功能， 根据电气设备的具体需要进行有针对性的操作，也能够有效防止发出错误指令，防止指令相互矛盾。比如说提升机系统控制，从信号输入位置发出请求，于井口或者井底区域，作业人员只需要按下开关便可以第一时间发送开车信号，当检测到符合开车标准时，驾驶人松开制动手柄， 高压换电器基于PLC 控制下获得电能，再向主电动机绕组传递高压信号，当顺利获取信号后打开转子电阻，把8 段电阻切除，最终依靠自然机械特性加速运转。交流提升机处于运行状态下，主电机进行旋转编码器运动，输出2 列a/b 相脉冲，和PLC 计数器hsc0 的a/b 端进行连接， 依靠hac0 计算后能够得到提升机当前所处区域，通过a 相脉冲和hac1 恒定时间的计数值可以实时掌握提升机运动速率。

3.4 PLC 技术在涡轮螺旋桨调速控制中的应用

作为电气设备的一种， 涡轮螺旋桨式水轮发电机在生产活动中应用较多，其中就包括中低水头电站[6]。 为促进这一发电机运行水平的提升，需对其实施自动化控制。因为该发电机在实际应用过程中， 往往会面临水位波动的挑战，对此，工作人员可将其应用情况联系起来，对电气参数进行科学优化，并精细控制涡轮螺旋桨的速度，以确保其能够适应水位的变化，满足实际使用的需求。不仅如此， 工作人员还应对这一发电机应用的特殊情况予以了解，合理开展自控工作。鉴于该发电机在具体应用时受水头联合作用的影响较大， 故为了使之运行水平得到保证， 便可借助手工组合叶片的方式来帮助其更好的适应特殊情况。 除此之外，还可对PLC 单元进行调整，将最合适的曲线拟合得到，从而加强控制涡轮螺旋桨速度，使该发电机的运行效果更为理想。

3.5 PLC 技术在电网调度自动化中的应用

电力自动网格系统可将电网调度水平提高， 使人们对电力资源的需求得到满足。具体表现为：通过这一系统的作用，极易在发电厂、电网中心和下属变电站区域科学有效的连接诸多设备， 进而为电网调度活动的顺利开展提供有效保障[7]。 因为上述电网调度均是自动化开展的，因而可将人工操作减少，使人力资源成本得到有效节约。不断发展的PLC 技术， 使之在电网调度自控中得到了较多运用，有助于电网调度效果得到强化。 之所以会这样，主要是因为通过把PLC 技术应用于电网调度自动化系统中，能够为各大设备的信号传递提供有力保障，确保电网调度均是按照既定的程序、要求等进行的。为了将PLC 技术在电网调度中的潜力发挥到极致， 我们还需要做好抗干扰的工作，以免外部因素对其产生影响。其中需要深入了解哪些因素可能会影响PLC 技术正常运行， 并将这些因素进行分类[8]。科研结果表明，强电干扰、柜内干扰以及接地系统混乱干扰等不同的干扰类型都可能对PLC 技术的正常运行造成影响。因此，我们需要针对这些不同的干扰类型，制定出相应的抗干扰方案，以免其影响PLC 技术的正常运行。比如可选择远离干扰源的方式，来将强电干扰对PLC 技术的影响减小。

4 结束语

在电气工程自控中，PLC 技术的优势众多， 其在控制、监测方面可做到高效且精准，能够将电气系统的稳定性、可靠性不断提高，使运行成本有效降低。 随着科学技术的发展速度不断加快， 今后这一技术势必会变得更加智能化、高效化、可靠化以及安全化，并在诸多领域得到广泛应用，包括工业自动化、智能制造、物联网等，可以说在电气工程自动化控制中，PLC 技术是拥有十分广阔的应用前景的。