PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用

肖锋

（肇庆理工中等职业学校 广东省肇庆市 526020）

近些年我国的电气工程已经逐步发展成熟，并且已经成为了为人们生产生活提供便捷服务的重点工程，因此进一步优化电气工程的运转质量和经营效益是关键任务，而PLC 技术则能够在工程的经营控制方面起到极强的影响价值，能够为电气工程的系统优化和质量提升奠定基础，同时也可以作为为电气工程未来发展创造广阔空间的重要媒介，因此分析PLC 技术的实际应用优势，并且阐述在电气工程中的自动化控制应用方式，是进一步提升电气工程服务职能的重要研究课题。

1 PLC技术的基础概念和应用价值

1.1 内容概述

PLC 自动控制技术又被称为Programmable Logic Controller，其余的核心是数字化系统，通过电子技术来实现操控，在上个世纪60年代末，PLC 技术的前身可编程的逻辑控制器在美国得到研发，并开始在工业领域进行使用，这种可编程的逻辑控制器有效取代了传统工业发展过程中使用的继电器控制设备，能够实现更加高效且多功能的自动化控制服务。发展至今，可编程逻辑控制器已经成为了PLC 技术的核心结构，同时伴随着科技的发展，PLC 技术的功能也呈现着多样化，逐渐在电气工程领域实现了自身的价值，能够为电气工程的发展提供智能化的自动化控制系统，远超传统控制模式的效率，在节省人力的同时，也能够提升电气工程的经济效益。

从原理上来讲，PLC 系统是经过加密处理的数字编译逻辑控制器，可以通过外部传感器来实现对外界信息的获取，并且通过储存模块将外界获取到的信息进行数据分析，利用逻辑运算来实现命令的传达，通过顺序控制以及计数定时功能及时的将指令进行传输，以控制中心来实现对机械以及相关系统的操控。在运行指令方面，能够有效代替传统的计算机编程语言，这不仅能够方便操作，也可以进一步提升输出效率和运行性能，已经成为了当前电气工程自动化控制系统中的关键技术。

1.2 优势

（1）PLC 技术的应用能够促使自动化控制体系更加便捷，简化操作，所利用的梯形图以及逻辑图，可以代替传统的编程语言，在修改和编译过程中能够简化基础的信息体系，为相关工作人员，奠定了便捷的基础，同时，可以根据实际的自动化控制需求进行程序修改增减，具有极强的灵活性和可操作性。

（2）PLC 技术所形成的自动化控制系统，有着多样化的功能及性价比较高，能够满足电气工程发展过程中的各项需求，单一的PLC 设备中涵盖了近千个编程元件，能够有效实现一对多的自动化控制，不仅能够有效解决不同业务的运行需求还可以有效减少故障隐患的存在几率，和与其功能相同的继电器结构相比，PLC 技术所形成的自动化控制系统，能够提供与其相同的功能体系，同时价格更加优惠。

（3）自动控制系统的可靠性极高，同时有着较强的抗干扰能力。在电气工程控制系统中，传统所使用的继电器设备涵盖了大量的时间继电器以及中间继电器，系统较为复杂，大量的接触点在长时间的运行过程中很有可能出现接触不良的情况，这不仅会增加维修成本，也会降低生产效率，但是利用PLC 技术所形成的自动控制系统不必再使用元件极为复杂的继电设备，不仅能够提升运行可靠性，也可以免受周边环境的干扰。

图1：PLC 开关量控制结构

图2：闭环系统结构

2 电气工程自动化控制系统中的PLC技术应用模式

2.1 顺序控制模式

顺序控制往往取决于电气工程运行过程中的相关工序，利用PLC 技术来实现顺序控制，能够有效提升整体电气工程运行的可靠性，同时也能够提供安全保障，PLC 系统可以按照实际的系统运转流程，来进行运行状态的监测，并且结合不同的需求来下发指令，能够有效将电气工程运转系统分化为不同的阶段，每一个阶段，执行不同的任务，能够进一步强化不同运转工序的职能。与此同时还可以建立在整体调控的基础上进行技术优化，进一步强化PLC 技术的顺序控制效率。

2.2 开关量控制模式

在传统的单纯利用继电器作为自动控制核心的电气工程系统中，继电器的运转，需要在通电之后进行长时间的反应，而在短路保护，系统运行的过程中，继电器无法正常工作，这样会降低整体系统的运行效率，但是利用PLC 技术来实现短路保护，可以通过编辑控制器以及编程系统来进行运行状态监测，避免短路的出现，同时也能够维持继电器的常规运行，在提升运行效率的同时，也能够进一步优化开关量控制流程。

在实际的开关量控制模式中，由于电器工程系统的开关点众多，因此PLC 自动控制体系往往直接对接十几个，甚至上百个控制点。这些控制点，利用网络和云平台进行集中处理，能够有效实现不同类型机电设备以及不同控制系统的分化控制（图1），不会受到复杂程序以及复杂指令的影响，另外，利用PLC 自动控制系统所实现的逻辑控制，也能够利用组合或者时序的方式进行调整，管理人员仅仅通过人机交互界面便能够灵活的控制多个开关点，能够同时满足个体控制和集中调整的需求，不仅能够提升控制效率，也可以有效稳定整体系统的运行状态，这是其他的自动控制器无法提供的优势。

2.3 闭环控制模式

利用PLC 技术实现电子工程系统运行的闭环控制，主要是建立在模拟量的基础上实现的，详细的PLC 模拟量闭环系统，如图2所示。这其中，被控制量主要涉及到了转速、压力、流量、温度等多种具有连续变化特征的主要元素，可以根据不同的电气系统进行针对性分化，执行机构为电动调节阀以及变频器。

在这个过程中需要监测系统能够及时的获取外界的被控制量信息，并且将运行状态的信号传输至处理中心，信号在传输时会被转换成直流电压信号或者直流电流信号，由PLC 系统中的模拟量输入模块，将其重新转化成数字量，这其中，模拟量信息和数字量转化的程序主要是由pid 程序实现的。当控制中心获取到已经转化完成的数字量之后，会根据前期的系统编程来进行数字量判断，并且根据判断的结果以及电气系统运行的公式来下达操作质量，从而形成控制闭环。

2.4 集中控制模式

利用PLC 技术来实现集中控制，主要是建立在自动监视功能的基础上实现的，需要建立起不同电气设备之间的联系和状态关系，确保整体效果最优，同时个体设备的运行效率也能够得到管控。集中控制能够进一步促使电气系统的工作量得到优化，通常应用在，工序较为复杂且人力消耗较多的，电气工程中，例如针对煤矿企业的运行装置来讲，涉及到了集捡设备、储煤设备、传送带、转载机以及胶带机等多个运行系统，通过常规的人力控制以及传统的继电器控制可能无法实现不同设备之间的零断层联系，这不仅会浪费较多的时间，也会导致整体系统的运转效率下降，因此利用PLC 技术自动控制系统实现集中控制，能够建立在远程监测的基础上，利用控制中心实现对多个设备的一体化监测和管理，能够促使不同工序之间紧密相连，极大的缩短浪费的时间长，同时在提升效率的过程中，也能够保证不同工序的正常运转状态，及时的发现运转故障，并且进行停机维护。

2.5 程序编译模式

程序编译功能也是PLC 技术在电气工程系统应用中的重要体现，PLC 技术往往是建立在顺序扫描和不断循环的基础上进行自动化控制的，在运行过程中，CPU 需要根据前期管理人员编制好的相关程序以及工序进行监测和指令下达，结合不同的地址，来落实周期性循环作业，通过扫描，实现输入信号以及输出信号的转换。结合当前PLC 技术的发展标准来看，编程语言主要涉及到了指令表、梯形图、顺序功能流程图、功能模块以及结构文本化语言这五种，这其中梯形图语言是应用较为广泛且最为常见的语言之一。而程序的算法主要涉及到了脉冲量、模拟量以及开关量计算。完备的编程系统和计算方法能够有效应对不同体系的电气工程，能够实现快捷的自动控制效果。

3 PLC在机械制造领域中的实际应用

随着PLC 技术体系的逐步创新，在我国各个行业中均已经具有着较强的应用优势，尤其是在机械制造行业，为了进一步迎合当前社会的发展需求，机械制造行业面临的压力和挑战逐步增加，为了进一步提升生产的效率，确保生产质量，利用PLC 技术来实现机械制造自动化生产是至关重要的任务，同时也是缓解行业压力的重点举措。但实际的机械制造自动化生产链中，PLC 技术的主要应用方向有以下几点。

3.1 实现自动化的物资运输处理

在PLC 自动化技术的加持下，可构建一个由自动装置、自动运输设备、自动软件构成的物资供输自动化系统，这个系统能够将机械制造过程中所需的原材料或制造好的成品输送到固定位置，大大提升工作效率。

3.2 实现自动化设备装配

在机械设备装配过程中，利用PLC 技术设计程序，能够实现设备组装、调试、测试、验收的自动化。以当前在机械制造领域广泛应用的机械手为例，这种自动化设备能够检测到物体的具体位置，伸展手臂抓取物件，按照既定程序移动，物品到达既定区域，松开物件回到初始位置，不同的机械手配合，就能够完成产品的组装，且精度极高。

3.3 落实自动质量检测

在高精度作业环境下，传统的人工检测方式由于工作效率低、检测精度不足，已经无法适应行业要求，自动化检测技术应运而生。在PLC 自动化检测系统中，设备能够有效识别组件磨损状态，并利用人工智能技术来识别电流信号以及细微缺陷，可以全面提升机械制造水平。在应用PLC 技术的过程中，应该以世界先进水准作为基准线，合理高效应用这项技术，加大对于新型PLC 自动化控制系统的研发力度，切实提升我国机械制造自动化高度。

4 结束语

综上所述，在电气工程及其自动化控制系统中引入PLC 技术是社会发展的必然趋势，也是提升整体社会进步的主要推动力，是技术应用在生产中的重要成果，因此合理的使用PLC 技术，落实自动控制系统优化，增强电气工程运营的稳定程度，从应用模式角度进行针对性分析，并且寻找更多的应用方向，进行功能优化和性能提升，不仅推动了电气工程行业可持续稳定的发展，也能够成为促使全社会乃至全国智能化转型的动力。