电力系统电气工程自动化中PLC自动控制技术的运用

摘要：随着我国科技水平的不断提升，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自动控制技术已经得到了广泛的应用，尤其是在电力系统中的电气工程自动化方面发挥了巨大作用。主要介绍了PLC自动控制技术的概念及其在电力系统中的应用优势，并探讨了PLC自动控制技术在电气工程自动化中的具体应用，希望能够为我国电力系统电气工程自动化发展提供一定的借鉴。随着我国科技水平的不断提升，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自动控制技术已经得到了广泛的应用，尤其是在电力系统中的电气工程自动化方面发挥了巨大作用。电气工程自动化领域中，20世纪70年代这项技术被应用于汽车工业制造中，并且取得了较好的应用效果。随着经济发展、科技进步，促使PLC技术应用范围逐渐扩大，被应用于商业、电气工程等领域中，技术自动化水平更高。PLC自动控制技术在电力系统中的应用优势进行了分析，并探讨了PLC自动控制技术在电力系统中电气工程自动化中的具体应用，希望能够为我国电力系统电气工程自动化发展提供一定的借鉴。

关键词：电力系统 电气工程自动化 PLC自动控制 数据集成

Application of PLC Automatic Control Technology in thePower SystemElectrical Engineering and Automationof the Power System

SUN Fengling ZHANG Lipeng GUAN Bowen

（Heilongjiang InstituteUniversity of CommerceBusiness and IndustryTechnology， Harbin， Heilongjiang Province，150001 China）

Abstract： wWith the continuous improvement of China'sthe scientific and technological levelin China， thePLC automatic control technologyof the Programmable Logic Controller（PLC） has been widely used，and especiallyplayed a great role in the electrical engineering and automation inof the power system. In the field of electrical engineering automation， but due to various factors， this technology was applied in the automotive industry in the 1970s， and achieved good application results. With the development of economy and the progress of science and technology， the application scope of PLC technology has gradually expanded， and it has been applied in the fields of Commerce， electrical engineering and so on， with a higher level of technical automation.This paper mainly introduecse application advantages the concept of PLC automatic control technology and its application advantages in the power system are analyzed， and discussestheits specific application of PLC automatic control technology in electrical engineering and automationin power system is discussed， hoping to provide some reference for the development of the electrical engineering and automation of thein power system in China.

Key Words： Power system; Electrical engineering; Automation; PLC; Automatic control

当今电气工程发展到全新阶段，而电气工程自动化控制也得到了广泛应用，为了提升系统运行的可靠性，必须加强对先进技术的应用。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技术有着诸多优势，在使用这一技术的过程中，与自动化信息整合实现了对数据的高效集成，并且与多种自动化控制技术配合使用，进而满足顺序控制和逻辑控制需要。PLC技术主要是指用数字设备、数字手段完成点数估算、数据采集等任务的集成型技术，该技术有着编程简单、比较可靠、设备安装方便、运行速度较快等优势，在电气工程自动化控制环节得以应用推广。基于此，为了提升电气工程自动化控制水平，探析PLC技术运用的策略显得尤为重要。

1电气工程自动化中PLC 自动控制概述

1.1 电气工程自动化的概念

电气工程自动化是电力系统的重要组成部分，它涉及力系统、电气设备、自动化控制等多个学科。电气工程自动化的应用范围非常广泛，涉及电力、机械、化工、交通、航空航天等多个领域。通过自动化技术可以实现电力系统的远程监控、故障诊断、负荷预测等功能，提高电力系统的可靠性和稳定性。同时，它也可以应用于电力系统的自动化控制，保证电力供应的安全、可靠和稳定。电气工程自动化的核心是一个综合性的技术体系，包括控制理论与控制技术、传感器与检测技术、电力电子技术、计算机技术和通信技术等方面，这些技术相互配合，共同实现电气工程自动化的目标[1]。

1.2 PLC 自动控制技术的概念

PLC 自动控制技术作为一种能够对控制器进行编程的现代化技术，在电力系统及工业生产中，其通过编程控制器为核心来完成和实现一系列编程与控制作业。PLC 自动控制技术的基本原理是通过输入模块将传感器等设备的信号输入PLC 控制器中，经过控制器内部的逻辑运算和控制算法处理后，输出控制信号到执行机构，如电机、电磁阀等，从而实现对工业生产过程的自动控制。PLC 自动控制技术在电力系统中以其高可靠性和高精度等特点，被众多企业广泛应用。

1.3 PLC 自动控制技术的优势

1.3.1 模型控制集成化

在PLC自动控制系统中，模型控制通常用于模拟和预测被控对象的行为，以便更好地控制被控对象。模型控制可以通过建立被控对象的数学模型来实现，例如使用传递函数、状态空间方程等方法。PLC 模型控制集成化主要分为开放式集成、数据集成、控制系统集成、多模型集成和开放式构架几方面。PLC 自动控制系统通常使用基于模型的控制算法，如PID 控制、模糊控制、神经网络控制等。因此，PLC 自动控制技术并没有省略模型控制，而是将模型控制作为其控制系统的一部分，以实现更精确和高效地控制[2]。

1.3.2 实现远程参数调控

在电气工程自动化系统运行过程中，PLC自动控制系统的通信接口，可以与上位机或其他设备进行通信，实现远程监控和控制。通过远程参数调控可以实现对被控对象的远程监测和控制，如远程修改被控对象的参数、远程启动和停止被控对象等；这对于一些需要远程控制的应用场景具有非常重要的实用价值。在实现远程参数调控时，通常需要使用一些通信协议和网络技术，如以太网、串口通信、无线通信等，并做好其安全性和可靠性的保障，以确保远程控制的稳定性和安全性。

1.3.3 制备集成化

PLC自动控制技术依靠自身的神经网络系统和专家系统，可以对较为庞大的数据信息进行高效处理，即使是面对没接触过的设备，也能够通过仿真处理方式对信息数据进行分析和处理。在当前电力系统中电气设备的数量和类型较为复杂的情况下，PLC 自动化控制技术所拥有的集成化管理方式，能够不断提高远程处理和集成制备的科学性，满足不同电力设备和系统的各种需求，为电力系统的发展作出巨大贡献[3]。

2 电气工程自动化控制中PLC技术的运用

2.1 开关量控制

在电气工程内需要自动化控制的设备较多，十几台到数十台不等，这与工程规模有关，对于一些规模较大的工程来讲，甚至会用到上千台设备，只有开关量控制到位，才能保证设备自动运行，满足生产需求。PLC 技术能实现多台设备开关量控制目标，从理论上讲，入出点数无上限，能根据设备控制要求解决多种开关量控制逻辑问题，如无须计数性问题、时序性问题、组合性问题、随机工作性问题等。有些电气工程顺序控制比较复杂，那么技术人员可用分支控制、并行控制两种方法。分支控制有选择性，通常在状态继电器后部选出两个分支，这两个分支闭合不同步，一个分支闭合则可启用另一条分支，通过编程确保两个分支不同时运行。并行分支主要是指在状态继电器后部选出两个分支，这两个分支可同时运行，若未能同时运行，那么系统内的设备将无法启动，在此基础上达到科学控制设备的效果[4]。

2.2 模拟量控制

在电气工程系统内，电气设备运行受压力、温度、电流、电压等模拟量的影响，这些模拟量持续输出且有变化性，控制起来较为困难，仅凭人力无法及时关注所有的模拟量，可能会因电压不稳、温度过高、腐蚀程度过大等因素而出现损毁电气设备的情况。为了规避上述情况，增强设备的稳定性，可在控制模拟量的过程中运用 PLC 技术，为满足工程需求，现阶段 PLC 装置不仅可安装在大型设备上，还持续朝着轻量化的方向发展，使其可安装在微型系统与设备上，同时模拟量控制功能不受设备大小影响。在控制模拟量时，电气自动化工程需配备数字量、模拟量转化单元，属于一种特殊 I/○单元。实践证明，大型、中型 PLC 装置能针对数值进行混合运算，还能进行复杂的计算与浮点运算，进而更加精准的控制模拟量。模拟量控制包括模糊控制、比例控制、前馈控制等方面，要根据电气工程自动化控制要求予以选择，不同控制方式的应用思路存在区别，以模糊控制为例，技术人员需从实际出发确定被控制设备的给定值，还要获取实测值，得出闭环偏差，设定采样周期，积累电气设备过程控制经验，输入变量为偏差变化率与偏差本身，由特殊单元负责完成变量输出任务。在此基础上，优化调节性模糊控制机构，利用模糊子集展开匹配，为了做到这一点可以把模糊变量分为 7 档，用缩写字母表示并说明取值情况，而后依据 2个变量得出模糊变量集，利用该集合就可以达到模糊控制的目的。

2.3自动化设备运动控制

从物理量的角度来讲，在电气工程自动化控制进程中，不仅要关注开关量、模拟量，还要关注运动量，并进行运动控制。数控机床构件位移用数字量加以表示，通过编程就能被 PLC 系统所控制。数字控制技术能解决设备运动稳定性、安全性等方面的控制难题。现阶段，多数电气工程内所用金属切削机床就引用了数字控制技术，这为 PLC 应用推广提供了条件。

2.4在数据控制中的应用

2.4.1 实时数据采集与处理

PLC 可以实时采集和处理来自传感器、执行器等设备的数据，以便对生产过程进行实时监控和控制。这有助于提高生产效率、降低能耗和减少故障。

2.4.2 数据通信与网络集成

PLC 技术支持多种通信协议，如 Modbus 、Profibus、Ethernet/IP 等，可以方便地与其他设备和系统进行数据交换。这有助于实现工厂级别的自动化控制和信息集成[5]。

2.4.3 数据存储与分析

PLC 可以将采集到的数据存储在内部存储器或外部数据库中，以便进行历史数据分析和优化。这有助于发现生产过程中的问题，提高生产质量和效率。

2.4.4 安全与保护

PLC 技术可以实现对设备和系统的安全保护，如过载保护、短路保护等。这有助于确保设备和人员的安全，降低事故风险。总之，在电气工程及其自动化控制中，PLC 技术在数据控制方面的应用具有重要意义。通过实时数据采集与处理、数据通信与网络集成、故障诊断与预测、数据存储与分析、人机界面与可视化以及安全与保护等方面的应用，PLC 技术可以提高系统的稳定性、可靠性和效率。

2.5在远程监控与控制中的应用

随着信息技术的发展，远程监控与控制已经成为现代电气工程及其自动化控制中不可或缺的一部分。PLC 技术的运用极大地推动了这一进程。通过将 PLC与网络技术相结合，可以实现对生产设备的远程监控和控制，大大提高了管理的效率和灵活性。通过远程接入 PLC，技术人员可以快速诊断问题所在，并指导现场人员进行处理，或者直接远程操作解决问题，大大缩短了设备的停机时间。在一些紧急情况下，远程控制可以及时切断电源或启动紧急程序，避免了可能的安全事故[6]。

3结语

电气工程自动化作为电力系统运行与发展中极为重要的一环，将其与PLC自动控制技术相融合，能够更好地推动我国电力事业的高质量发展，并为人们的日常生活和社会生产提供了较大的便利。PLC 自动控制技术作为一种新的自动化控制技术，将其运用到电力系统电气工程中可以使整个电力系统能够更加高效地运行，大大降低了电气工程运行过程中出现的问题。

参考文献

[1]王辉.电力系统电气工程自动化中PLC自动控制技术的运用探讨[J].自动化应用，2023，64（4）：41-44.

[2]马源，巩冬梅，张祎玮.电力系统电气工程自动化中PLC自动控制技术的应用实践[J].科技创新与生产力，2023，44（12）：142-144.

[3]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.

[4]程金，崔永清，高挺，等.基于PLC的机器人在线多任务调度系统设计[J].制造业自动化，2023，45（12）：127-130，149.

[5]范志恒，杨大志，黄仁杰，等.基于PLC的特殊容器自动装卸装置控制系统设计[J].机床与液压，2023，51（17）：141-145.

[6]李建平.PLC技术在电气设备自动化控制中的运用[J].电气技术与经济，2023（6）：186-188.