电气自动化工程中PLC的应用分析

摘要：电气自动化工程在现代工业中发挥着至关重要的作用，为生产过程提供了高效性、精确性和可控性。可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）可用于电气自动化工程当中，对机器生产进行监控及自动化控制。通过探讨电气自动化工程中使用PLC技术相较于其他技术的技术优势，探讨使用PLC进行电气设备控制时常见的问题及难点，并总结能够优化电气自动化工程中PLC技术使用效果的有效策略。

关键词：电气自动化工程PLC技术机电设备控制自动化系统

AnalysisoftheApplicationofPLCinElectricalAutomationEngineering

WUQingdan

（ShandongHuamaiRonghuiInformationTechnologyCo.，Ltd.，Jinan，ShandongProvince，250101China）

Abstract：Electricalautomationengineeringplaysacrucialroleinmodernindustry，providingefficiency，accuracyandcontrollabilityfortheproductionprocess.AprogrammableLogicController（PLC）canbeusedinelectricalautomationengineeringtomonitorandautomaticallycontrolmachineproduction.ThisarticleexploresthetechnologicaladvantagesofthePLCtechnologyinelectricalautomationengineeringcomparedtoothertechnologies，exploresthecommonproblemsanddifficultiesofelectricalequipmentcontrolwithPLCs，andsummarizeseffectivestrategiestooptimizetheeffectofapplyingthePLCtechnology ;inelectricalautomationengineering.

KeyWords：Electricalautomationengineering;PLCtechnology;Mechanicalandelectricalequipmentcontrol;Automaticsystem

可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）作为一种核心技术，广泛应用于各类工业控制系统，其不仅是一种控制设备，更是一种先进的工业自动化解决方案，通过编程实现对生产过程的智能化控制。因此，PLC的不断创新和发展将推动电气自动化工程迈向更为智能、高效和可持续的方向，研究PLC在电气自动化工程中的应用具有显著的价值。

1电气自动化工程中PLC的应用优势

1.1电气自动化工程中PLC对比FCS的应用优势

PLC及现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，FCS）均可用于电气自动化工程当中进行系统控制，但从两种控制方式所适应的应用场景来看，PLC控制器在电气自动化工程中的使用优势更为突出。首先，PLC系统通常更灵活，适用于各种不同规模和类型的自动化系统，其能够处理离散的输入和输出，适用于逻辑控制、运动控制和过程控制等多种应用场景。例如：在制造业中，PLC广泛用于生产线控制，其能够协调和同步各个工作站的操作，控制机械臂、传送带、装配线等，以确保生产过程的高效性和精确性。其次，PLC对实时性能有较好的支持，适用于需要快速响应和高精度控制的应用，而FCS支持分布式控制，可以方便地实现在不同地点分布的控制节点之间的信息传递和协作，但实时控制能力不及PLC。

1.2电气自动化工程中PLC的应用优势

在电气自动化工程中，PLC和分布式控制系统（DistributedControlSystem，DCS）是两种常见的控制系统，但从系统结构和体系结构、实时性和分布式控制等来看，DCS在电气自动化工程中的适应性稍逊一筹[1]。首先，PLC系统通常采用集中式控制架构，适用于相对较小规模、离散型的控制系统。例如：在汽车制造业中，生产线上的机械控制和装配任务通常使用PLC进行精确控制，每个工作站需要不同的控制逻辑，而PLC能够以模块化的方式进行编程和配置，适应灵活的生产需求，该优势是DCS所不具备的。所以，PLC的高度模块化和可扩展性使得它成为工业自动化领域中的理想选择。

2电气自动化工程中PLC的应用难点

在电气自动化工程中，尽管可编程逻辑控制器PLC是一种灵活的自动化工具，但在应用中会面临复杂的逻辑控制问题，控制系统往往需要处理多个变量，并且涉及复杂的控制算法，导致编写和优化这些复杂的算法需要深厚的工程经验，增加了电气自动化工程中PLC的应用难度[2]。例如：在一些应用中，特别是需要高度同步和时序控制的系统，编写正确的PLC逻辑控制程序会更加具有挑战性。假设有一个高速包装生产线，其中产品从生产阶段通过传送带传送到包装阶段。整个生产过程需要高度的同步和时序控制，以确保每个产品在正确的时间到达包装站点，并按照特定的顺序进行包装。其中，生产线上的多个传送带需要同步运行，所以，编写逻辑控制程序需要确保各个传送带的速度同步，并且在产品到达包装站点时确保其位置的统一性，这就增加了PLC设计的难度。包装机械需要按照精确的时序进行密封、切割、标记等操作，确保这些机械在正确的时间点执行各自的任务需要有相应的处理单元协调控制，随着生产线的延长，PLC控制的误差率也会随之提高。

3电气自动化工程中PLC的应用表现

3.1PLC技术用于电气自动化工程控制变频器

PLC技术可以实现对变频器的精确控制，通过调整电机的频率和输出功率，以满足不同的生产需求，这使得该技术在电气自动化工程中可以实现对电机运行状态的精准调节，提高生产效率。如今，PLC技术与变频器的结合在电气自动化工程中得到了广泛应用，从制造业到能源领域，PLC技术已经成为自动化控制的关键组成部分，为电机和变频器提供了可靠的控制手段。且随着工业4.0和物联网的发展，PLC技术在电气自动化中不断创新和发展，现代PLC系统具备更强大的计算能力、更高的通信性能，支持更复杂的控制策略和集成更多的传感器和执行器[3]。如图1所示，在使用PLC技术控制电气自动化工程变频器的同时，PLC输出模块负责生成控制信号，实现控制启动、停止，以及电机的期望速度等指令，这些信号通过通信方式传递给连接的变频器。因此，在电气自动化工程中，通过PLC对变频器进行智能控制，可以更好地匹配负载需求，减少不必要的能耗，进而实现设备能效的最优化。

3.2PLC技术用于电气自动化工程调控开关量

开关量的控制是PLC技术的使用功能之一，依靠可编程逻辑程序，电气自动化工程当中可以使用PLC技术调控设备的开关量，这样既能够代替人工管理来调整自动化生产设备，也能够保障设备操控的即时性[4]。首先，PLC可编辑逻辑控制依靠感知外部环境或设备状态，收集通过传感器及开关设备传递的设备信息，并整理离散信息来确定应当输出怎样的控制指令。其次，通过整合的离散信息，PLC系统通过配备的输入模块来采集外部输入信号，并将输入的信号转化为数字信号，传递给PLC中央处理单元输出控制指令，在这一过程中，如果PLC的输入模块符合电气自动化工程的需求，则转出的数字信号误差率可以控制在0.001％及以下，十分符合电气自动化工程的需求。如表1所示，某电气自动化作业当中采用DI输入模块，用于控制设备开关状态、按钮状态及传感器输出，对于开关的控制能够保障无误差、高精度，显著提高中央控制系统自动化设备的控制效率。

3.3PLC技术用于电气设备参数监测与控制

PLC系统支持多种通信协议，能够与其他设备、系统进行无缝集成，实现设备之间的协同工作，因此在电气设备参数监测与控制中，PLC能够根据监测到的参数值进行精确的控制，以满足特定的工作要求，提高自动化控制效率[5]。例如：某单位将PLC技术用于操作系统，对汽车装配线进行参数检测与控制。首先，PLC控制系统调度传感器设备测量车身尺寸、零部件安装位置、螺栓固力矩、轮胎压力等，将获取的传感参数经过模拟信号转换为数字信号，并对比预先设定的有关车辆零件装配的目标值，通过控制算法获取实际参数与设定值之间的差异。其次，根据算法输出的结果，零件装配器将重新调整装配时间及零部件的装配位置，调度装配线上各设备的运行参数，继而完成各个零部件的装配。

3.4PLC技术用于电气设备顺序控制

基于PLC技术的电气设备顺序控制，使当前电气自动化生产中的设备能够减少人工干预，提高生产线的自动化水平[6]。以PLC技术应用于电镀生产的电气设备顺序控制为例，如表2所示，PLC系统通过设定电镀生产中有关电流强度、镀层时间等初始参数，为控制系统的运行提供控制条件。在完成初始化的情况下，生产线中的零件根据处理时间、电镀种类等进行分类，并由PLC控制系统控制传送带将零件移动至电镀区，以及将每一处电镀槽的液位控制在合理的工作范围之内。其次，PLC系统根据电镀生产的流程指令，逐一根据加热参数、电流参数、电镀时间参数等设定值，控制装配设备进行电镀生产，并在完成生产后，根据原始模件来对比生产原件，确保无误后指挥传送带进行零件下料及卸载。

4结语

总的来说，在电气自动化工程中，PLC以其卓越的性能和灵活的应用性质，为工业自动化注入了新的活力。而未来PLC历经不断演变，能够更加注重智能化、网络化和故障诊断能力的提升。所以，在电气自动化工程的发展过程中，应不断关注新技术的涌现，灵活应用PLC来促进产业的可持续发展，通过不断的研究和实践，为工业界创造更为智能、高效和可持续的未来。

参考文献

[1]李巍.电气自动化技术在电力工程中的应用分析[J].光源与照明，2023，（11）：216-218.

[2]崔永远.PLC技术在机械电气自动化控制中的应用研究[J].有色金属工程，2023，13（9）：177.

[3]王学艺.自动化工程中PLC技术应用[J].集成电路应用，2023，40（7）：166-167.

[4]朱天权.电气工程中电气自动化融合技术的应用分析[J].电子元器件与信息技术，2023，7（3）：99-101，105.

[5]陶丹丹.探究PLC技术在机械电气自动化控制中的应用[J].机械设计，2021，38（10）：160-161.

[6]张平利，方飞.电气设备自动化控制中PLC技术的应用[J].自动化与仪器仪表，2017（11）：116-117.