基于PLC技术在电气自动化系统中的电气控制应用

赵洋鹏

(吉林工程职业学院，吉林 四平 136001)

0 引言

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)技术在诞生初始就获得工业企业的青睐，并得到积极的推广和应用。随着PLC技术不断地发展和完善，各项新技术的应用使PLC技术得到飞速的发展，PLC的优越性能逐步显露出来，其应用越来越广泛。人工神经网络的应用，使电气控制逐渐向智能化方向发展，应用成本也在逐步降低，具有很大的开发潜力和使用价值。PLC技术应用计算机技术、信号处理技术以及图像技术，实现数据的采集、存储、处理，将处理数据提供给技术人员，为改善设备性能提供数据支持，并且对设备的运行状况进行实时监控，采集设备的生产数据，提高电气设备运行的安全性，有效提高电气自动化系统的整体性能。

1 PLC电气控制系统

1.1 PLC技术

PLC技术是通过编程控制电气系统，以数学运算的形式操控电气系统，运用PLC内部存储程序，使用逻辑运算、顺序控制、定时、技术、算数等发出指令，实现设备控制的电气自动化。PLC是一个集成技术，包含计算机、信号处理、控制以及网络技术，由存储器、CPU、输入输出接口电路、功能模块和通信模块构成。PLC运行具有3个工作流程，称之为扫描周期。(1)使用PLC采集电气自动化系统运行现场的数据；(2)通过采集来的数据，运行用户编写的程序，转化为控制指令；(3)输出控制指令。PLC的运行过程是重复以上3个步骤。

1.2 PLC选型差异

PLC技术的核心是控制芯片，根据工业生产的不同，选择的控制芯片也会不同，主要是控制芯片类型和控制芯片特性的差异，在电气控制系统中，选择的芯片主要倾向于体积小、重量小、耗能低的芯片，而操作人员比较喜欢运算快、存储大的可逻辑编程控制器。

1.3 PLC操作

PLC技术发展不断地标准化，具有良好的使用性能和通用性，在工业生产中应用比较普遍。PLC在电气自动化系统中使用时，因其编程环境不断地完善，降低了PLC的操作难度，PLC技术人员应用PLC模块化的编程语言和强大的移植能力，使用编程语言和操作指令，控制电气自动化系统。由于PLC技术的发展已经不需要使用连接线与电气自动化系统建立连接，并且PLC能控制程序指令的执行时间，根据实际情况进行延长和缩短。由于PLC技术发展日益成熟，在工业电气自动化系统中运行良好，应用越来越广泛，应用PLC技术可以有效地控制电力设备，使设备运行更加的科学、合理，有效减少电气自动化系统的负载和概率。PLC技术是一项高科技的集成技术，可以极大地提高电气自动化系统的工作效率，并且在运动控制和过程控制中也有良好的表现[1]。

2 电气自动化系统中PLC技术的电气控制应用

2.1 顺序控制

很多工业生产企业将PLC技术作为顺序控制器来使用，例如，在水力发电厂中，电厂将PLC技术使用在除灰阶段。PLC技术人员使用编程语言，生成顺序控制指令，在发电设备运行过程中，进行自动化的顺序除尘，极大地提高了电厂设备除尘的工作效率。利用PLC的远程控制功能，通过远程控制电气设备运行，极大地减少了电气设备的工作负担。通过合理应用PLC技术的顺序控制，可以极大地提高工业企业的工作效率和工作质量[2]。

2.2 开关控制

在传统的工业生产中，电气自动化系统主要使用电磁性继电器，将它作为载体，实现电气的控制，但是电磁性继电器性能不是很稳定，在运行过程中经常出现问题，影响电气自动化系统的正常运行，从而降低工业企业的工作效率和工作质量。在电气自动化系统中使用PLC技术，进行电气开关控制，随着PLC技术的应用，提高了整个电气系统的安全性，并且不影响其他电气设备的功能，满足电气开关控制的同时还优化了二次接线过程。在PLC技术实际应用过程中，可以有效减少电气自动化系统的运行故障，减少很多的辅助开关，另外PLC技术可以控制多个断路信号，使电气自动化系统数据处理更加集中和完整，实现系统的安全、稳定运行[3]。

在很多工业企业中开关控制主要使用通断控制，一旦使用时间过长，会损耗相应的继电器，威胁到电气自动化系统的整体安全性，还会使电路出现短路问题。应用PLC技术调整开关量，可以减少电气自动化系统反应的时间，在不影响电气系统最终效果的情况下，提升整个电气自动化系统的开关性能，在工业生产中合理使用PLC技术控制开关量，可以有效控制电气自动化系统的开关。

2.3 闭环控制

电气控制系统主要控制的是电气自动化系统的机器启动和现场手动系统，PLC技术影响着电气控制系统。利用PLC技术的闭环控制，实现电气控制系统的闭环操作，例如，启动企业的动力机，基于PLC技术的电气自动化系统，使用闭环控制，可以实现对动力机的访问，判断动力机的开关转态。利用企业现有的控制系统与PLC技术进行整合，可以弥补PLC技术的缺陷，提高闭环控制的工作质量[4]。

2.4 网络控制

使用神经网络技术可以有效减少电气控制的定位时间，还可以管控电气自动化系统的速度变化，神级网络系统具有很强的学习和计算能力，在模式识别、信号处理以及组合优化的方面表现优异，利用网络控制系统可以采集电气系统各项参数，应用神经网络技术计算和调整电气系统运行的速度。

2.5 数据处理

PLC技术在电气自动化系统中最显著的特点就是其强大的数据处理能力。PLC技术在电气控制时，使用其数据采集、数据存储、数据分析、数据处理结果的输出等，实现电气控制的一体化操作。PLC在电气自动化系统运行时，采集系统运行的各项数据，统一采集、存储、处理，将数据处理的结果，使用通信模块，传输到中控主机，提供给生产管理人员，根据数据处理的结果优化电气自动化系统，实现企业生产进程的有效管控。

2.6 数控系统控制

在电气自动化系统中，数控系统拥有很多控制方法，PLC技术电气控制与其他的控制方法相比，可以促进电气自动化技术的发展，改革创新电气控制方法。由于PLC可编程的特性，可以简化电气系统的操作，并且实现准确定位、精准控制、优良的使用性能等得到众多企业的认可和接受，使PLC技术的应用更加广泛。

3 PLC技术电气控制的其他应用

3.1 监控控制系统

在电气自动化系统运行过程中，使用监控系统，监控电气系统的运行状况，及时发现系统运行中的问题，可以及时解决，避免系统发生故障，并且扩大故障的影响范围。应用PLC技术，完善电气自动化系统的管理，对生产设备进行分层管理，实时掌握各个层面的运行状况，确保设备的正常运行，发现运行异常，及时检修设备，提高设备的运行质量。

3.2 机床电气控制系统

在普通的机床中使用PLC技术，可以实现机床电气一体化，增加机床电气控制系统的灵活度，简化了以往复杂的操作流程，有利于工作人员控制机床。此外，PLC技术还可以有效控制机床的生产时间，提高机床的产量，PLC技术可以实现故障警报功能，监控机床的运行状态，有利于机床的安全、稳定运行，保证产品质量的同时也有利于机床的日常养护。

3.3 中央空调控制系统

PLC技术没有应用到中央空调控制系统时，控制系统主要由继电器和数字控制器组成，整个中央空调控制系统的使用性能不够完善，PLC技术的不断发展和完善，在中央空调控制系统中得以应用，提高中央空调的抗干扰能力，整体的控制性能得到提升，中央空调运行的稳定性和安全性得到了有效保障，控制系统的控制效果十分明显。

3.4 交通控制系统

PLC技术在没有运用到交通控制系统之前，信号灯的控制系统存在一定的不足，红绿灯之间转换不够规范，不能保证信号灯切换的精准度，在实际运行中，红灯与绿灯之间切换出现延迟或者提前，容易导致交通事故的发生。将PLC技术运用到信号灯的控制系统中后，对交通控制系统的整体功能进行技术改造，利用PLC技术精准、快速的控制功能，提高交通控制系统的反应速度，提升交通信号灯转换的灵敏度，红灯与绿灯切换更加的准确、及时。在交通控制系统中，运用人工智能完善系统的自动化功能，实现信号灯的智能化控制，缓解城市早、晚高峰时段的交通拥堵现象。PLC技术在监控系统控制中表现良好，应用到交通电子监控控制系统中，提升控制系统的自动化水平，实现交通监控系统24 h 实时监控。

4 结语

PLC技术发展日益完善，使用的领域逐渐增多，使用范围不断扩大，PLC技术也越发成熟，并且在石油、化工、机械制造、轻纺等诸多领域展示了良好的应用性能。在工业生产过程中，使用PLC技术的开关量逻辑控制、运动控制、过程控制以及数据处理能力，优化企业的电气自动化系统，实现设备的电气控制，提高企业的生产能力和生产质量，简化设备的操作流程，提高员工的工作效率。