电气自动化控制中的PLC应用研究

许莎

摘   要：文章以PLC技术组成、应用特点为研究基点，透过PLC在电气自动化控制中的应用原理分析，结合PLC的设计原则，从顺序控制、开关量控制、闭环控制等几个层面，阐释PLC在电气自动化控制中的应用方法，以此为相关研究提供理论与实践参考。

关键词：PLC技术;电气自动化控制;顺序控制

可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）兼容了传统控制技术优势，并将现代计算机技术与自动化控制技术有效融合，成为电气设备自动化控制的重要支撑。PLC作为一个复杂的逻辑控制系统，可经由精准的逻辑运算实现对相关程序的智能化编程和控制，并增加电气设备数据存储量[1]，可促进电气设备智能化控制，简化操作，促进自动化控制生产、提升生产效率和安全，在引领电气工程自动化控制发展中发挥着不可替代的效用。尤其随着现代工业技术的不断革新发展，PLC技术的应用成为主流趋势，将促进工业技术水平和发展模式的全面转型。从应用优势上分析，PLC在逻辑控制、模拟控制、数据存储等功能上较为凸显，且具备多功能性、设计灵活、操作便捷等应用优势，有效弥补了传统控制技术的不足，能够满足不同电气设备闭环控制、顺序控制、开关量控制等应用需求，在电气工程自动化控制过程中具有广泛适用性。为此，深入探究PLC技术特点和设计原则，明确其在电气自动化控制中的应用优势和策略，对于推进和优化PLC在各领域的应用具有重要的现实意义。

1    PLC技术的相关介绍

1.1  PLC技术特点

PLC是一种依托于计算机技术、数字化控制技术的可编辑逻辑控制器[2]，在内部存储程序中的应用最为广泛，可通过对顺序控制、模拟量控制、开关量控制等逻辑运算、模拟、程序编程等来实现对电气设备的自动化控制，并可通过数字化或模拟式输入/输出来控制各类电气设备和生产过程，以实现生产的自动化控制，优化生产效率和水平。

从本质上来看，PLC技术是一种电气设备自动化控制程序的编制技术，区别于一般的计算机编程语言，其主要通过继电器梯形图指令来编制程序，目前主流的PLC技术可划分为箱体式、模式块两类，两者的差异在于构成结构上。其中，箱体式PLC技术主要由显示板、电源、中央处理器（Central Processing Unit，CPU）存储器、输入输出单元、通信结构等连接为一体构成的，CPU的型号存在多种，在电气自动化控制的编程设计中，应根据具体应用需求进行灵活选择。而模块式PCL技术则由I/O扩展、电源、CPU模块、存储器、通信结构、输入输出等模块构成，I/O模块可结合电气自动化控制的应用需求进行拓展，CPU是核心构成，是连接电源、I/O扩展接口、输入输出接口等，可对电气设备进行自动化控制编程、状态诊断，CPU处理效率决定着自动化控制的速度和性能，存储器用于存储编程、诊断、运行等程序，输入输出模块主要负责接受电气设备信号、向执行机构输出控制信号，电源模块则用于轉换供电能模式。模块式、箱体式两种PLC技术虽在组成结构上存在一定差异，但均属于总线式的开放结构，各模块之间通过总线与电气设备相连接，通过程序编程便可实现电气自动化控制[3]。

1.2  PLC技术的应用优势

PLC技术可基于内置的逻辑运算、编程操作，以及数字模拟化量的转换来实现电气自动化控制，并采用辅助继电器替代以往的机械触电继电器，从而以应用逻辑关系取代传统的连接导线，有效简化传统控制系统中复杂接线，高成本、低效率的操作性，功能多样，灵活性和通行性较强，能够满足不同电气设备的自动化控制需求，具体应用优势如下分析。

1.2.1  提升电气自动化控制下效率和水平

依托于计算机数字化技术的编程操控一体化的PLC技术，相比以往的自动化编程系统操作更为便捷，具备多种功能，可适应不同电气设备的自动化控制编程需求，尤其针对传统电气设备自动化水平低、操控复杂的问题， PLC技术利用CPU中央处理器自带的编程程序、算法，可实现电气自动化控制程序的快速编程和运行，在简化编程流程、操作步骤的同时，降低了电气设备控制的能耗，提升了运行效率和电气设备控智能化水平。

1.2.2  优化电气自动化控制的整体性能

PLC技术作为一种可编辑的程序编制技术，适应性和灵活性较强，使其可以针对不同的电气设备进行不同类型的控制编程，不仅应用广泛，而且可解决原有机械式继电器难以完成的运行控制，可有效应对电气设备控制任务的实时更新。而且，PLC技术的CPU中央处理器中自带设备运行状态的诊断功能，可及时诊断电气设备的软硬故障，确保电气自动化控制的安全、可靠性，具备高效的程序编写和调试功能，能够更快速、准确地监控电气设备运行状态，实现故障防线的及早防控。同时，PLC技术环境是影响较强，表现出良好的抗电磁干扰、冲击能力，能够适应电气设备不同的操控运行环境，提升了电气自动化控制的整体应用性能，可从根本上拓展和提升其在多领域的应用。

2  电气自动化控制中PLC技术的应用原理及原则

2.1  PLC应用原理

相对于传统的电气控制系统而言，PLC技术主要利用继电器梯形图指令来编制控制程序，其应用原理主要包含输入采样、程序执行、输出刷新3个步骤，且各步骤中涵盖了不同的操作流程。在输入采样模块中，PLC技术通常会采用选择数据扫面的方式，将控制编程存入I/O扩展模块的映像区内，在完成数据输入后，将对输出刷新进行相关操作，在程序正在进行中时，PLC技术将依据由上及下的顺序执行控制指令。在输出刷新时，对于PLC技术的CPU处理器而言，其将融合I/O影响情况及上一次输入的数据，进行电路锁存操作，而后操控外设驱动。根据上述PLC在电气自动化控制中的应用原理，其可顺利实现对顺序、闭环系统、开关量等的编程控制，且设计简便、操控更为灵活，对于不同电气设备的适用性更强。

2.2  PLC的应用原则

上述分析可知，PLC因具有多功能性、通用性等特点，成为电气自动化控制的应用技术支撑，而为适应不同电气设备的控制要求，应依据设备的实际控制需求进行编程设计。实践中，随着智能化、数字化技术的发展，电气设备的组成结构、控制任务更为负载，故而，在电气自动化设计之中应该秉承安全地域的应用原则，兼顾经济效益和控制效率，可通过定期或不定期的培训学习，努力提升编程人员的设计水平和能力，以灵活、全面的掌控PLC编程操控的原理及流程，同时还可引入专家设计团队对PLC技术自动化控制的编程方案进行细化分析、研究，通过编制预制方案、修改优化，确定最终的编程方案，从源头上把控电气自动化设计的水平和质量。

3    电气自动化控制中PLC的应用表现

3.1  顺序控制中的应用

实践中，电气自动化控制中PLC的应用主要集中在顺序控制之上，也即用作顺序控制器的编程设计，PLC技术的顺序控制是影响电气自动化控制效率的关键所在，而效率是自动化控制生产效益评价的主要指标，而目前在节能减排的大环境下，高效、低成本的自动化生产控制成为主流发展方向，PLC顺序控制更彰显了其重要性，替代了电气控制系统中机电控制器的应用，能够对电气设备生产运行过程进行全程、独立的控制，利用通信接口、总线等协调流程控制，提升控制的效率。

3.2  开关量控制中的应用

从实践中看，电气自动化中PLC技术的应用，是以可编程的存储器替代虚拟继电器对电气设备进行操控，提升了自动化控制水平。尤其电气自动化控制要求下，以往的虚拟继电器反应时延较短，甚至可剔除该反应时间不予考虑，很容易引发触电故障，影响电气自动化控制的安全性，而PLC技术因能够实现开关量的控制，替换了辅助开关的使用数量以及继电器元件，能够有效弥补机械断路器反应时延性较长的问题，规避了断路控制不及时导致的安全危险。

3.3  闭环控制系统中的应用

闭环系统可补足PLC控制系统，泵类电机的启动包含自动、现场控制箱手动、机旁手动启动3种方式。利用PLC进行自动启动，在泵机启动后，可依据泵持续的运行时间选择适宜主备用泵。而采用机旁手动启动方式，应调试现场开关，并依据各泵的工作时间来控制主备用泵的启停，而后，在实践操作中，将开关调至“调速器手动”档位，便可实现便捷操作。而结合实践，目前应用最频繁的控制方式是融合PLC控制和一般控制，将PLC控制作为一般控制的补充方式，在泵类电机上安置一个安全回路，一旦PLC控制产生故障，将转换至一般控制，继续维持电机的正常操控，以实现电气自动化系统的平稳运行。

4    结语

PLC作为一种电气设备的可编程控制技术，是融合编程软件、存储器及相关接口的复杂系统，可通过精准、可靠的程序编程，提升电气设备自动化控制的水平和效率。近年来，随着数字化、智能化技术的发展和进步，PLC技术整体性能不断优化，应用得以拓展，在电气自动化控制中应用优势更为凸显，能够满足低成本、安全、准确的控制要求。而上述通过对PLC技术的特点、优势、应用原则、方法的系统化分析，能夠为其在电气自动化控制中的准确应用提供方向。

[参考文献]

[1]张千朋，洪腾飞，陈龙.电气工程自动化控制中PLC技术的应用[J].电子技术与软件工程，2019（7）：130.

[2]卢嘉豪.电气自动化控制中人工智能技术的应用分析[J].南方农机，2019（7）：201.

[3]牛世强.电气自动化控制技术在电力系统中的应用研究[J].科技风，2019（10）：83.