PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用

李文彬

摘    要：在电气工程中使用PLC技术，可有效提高自动化控制效率，加快计算机逻辑运算的速度，连接微机与继电器两种技术，简化系统接线流程。本文将结合PLC技术使用原理，讨论该技术在闭环控制预警、调节开关量、监督数据机床、集中分散调节等方面的应用，为优化电气生产的质量与效率提供参考。

关键词：PLC技术;电气工程;自动化控制

1  引言

为满足经济社会中各行各业日益高涨的产品需求，机电生产的速度也在不断提升。同时，为了保证质量与工作效率，技术人员开始将机械技术、计算机技术、电子技术综合起来。利用其优势来对机电系统的生产流程进行整体优化。PLC技术是一种可编辑逻辑控制器，能够通过前期输入指令，对计算机运作进行控制。

2  PLC技术概述

PLC技术可以通过在储存器中输入编程，实现对程序逻辑的执行，机械设备或系统可以按照输入的指令，完成顺序控制、运算操作、及时定时等操作。目前我国工业生产时对PLC技术应用的比较全面，PLC的硬件组成与计算机比较相似，由电源、CPU、储存器、电路接口、信号通道、设计模块共同搭建而成。PLC技术经过近几年的不断成熟，在电气工程自动化控制范畴内已经应用的比较普遍，在操作时，PLC技术使用的是简单明了的图形逻辑，编程语言比较易于理解，搭建周期比较短，且调试速度快，可以即时加入自动化控制系统。相比较于传统的控制技术来说，PLC的执行性更高，功能性强，例如：一个小型PLC中往往含有上百个控制元件，可以对工程中的一些复杂逻辑进行运算控制。从实际运行过程来看，PLC系统发生故障的概率比较低，而且通过连接中控系统，可以快速对自身故障进行识别，运维方面也有良好体现[1]。

3  PLC技术在电气工程自动化控制中的应用

3.1  闭环控制预警

闭环控制是电气工程实现自动化的重要组成部分，在工作过程中，电气工程会执行很多连续性的指令，且指令会跟随工况发生变化，为了保证运行时各机组的安全性，就需要采取闭环处理模式，提高系统中数字量与模拟量的转化效率。PLC技术能够为转化过程提供保证，并强化转化时的相互性，例如，在温度闭环控制时，可以通过PLC技术控制，把温度的曲线变化转化为电压信号反馈给中控计算机，最终以标准电流与电压的形式输出，得到最终的模型量。

3.2  调节开关量

电气工程中的自动化开关控制内容比较繁琐，且任务量大，如果不做好开关量的管理，很容易导致电气开关工作丧失稳定性、可靠性与安全性。为改善这一问题，技术人员可以使用PLC技术。通过构建互联网开关量控制体系，提高了电气自动化系统开关量控制的逻辑性和时序性，保证了电气自动化系统运行的质量与效率。例如：计算机可以根据PLC系统反馈的信息来判断机床工作是否稳定。如果经过核算后发现没有误差，机床可以继续生产。如果信息核对后发现机床存在故障，就会立刻动作，下达执行指令，例如：减慢工作速度、切断设备电源等等。

3.3  监督数据机床

随着数控技术使用范围的增加，PLC系统的重要性也被凸显出来，目前其已经成为数控技术使用时不可缺少的一部分。PLC可以及时读取并整理机床运行过程中产生的信息，因为机床规模较大，所以对应数据信息也比较多，PLC系统储存空间大，工作人员可以从其中获取目标信息，然后对机床工作情况进行全方位的判断。PLC可完成的数据收集分为以下几种：首先可以对机床正常运行状态进行判断，例如：主轴速度、设备启停状态等等。其次PLC可以完成自动报警，一旦机床在工作时出现元件或模块的损坏，PLC会自动发出信号，帮助计算机及时找到故障点。最后PLC还可以监控机床的工作时间，例如：设备启停时间、零件切割时间等等。PLC可以自身独有的监控优势帮助数控技术发挥出最大价值，方便后期系统的维护与开发。将PLC技术应用在机床生产中可以利用计算机程序对设备进行控制，工作人员会在计算机中设定好编程，然后实现对机械的加工管理，以软件运行代替以往的硬件电路控制，实现对数据的逻辑、运算、储存等一系列综合处理。通过PLC逻辑器的通信控制，机床周边的传感器就可以对工作过程中产生的數据进行收集处理，并结合实际工况，将收集到的数据统一经过通信系统上传到计算机终端，达到监督、管理的效果。

3.4  集中分散调节

PLC技术可以实现对计算机进行终端集成的控制，按照编程的数据参数来分析并控制计算机，并连接DCS系统共同实现监控、通信、显示等操作。在新时期背景下，PLC属于一种综合性较强的4C技术，使用起来更加便捷，对编程逻辑的管理操作可分级进行。该技术可以同时实现集、散两种管理模式，首先在集中管理方面，因为PLC技术采用的是拓扑结构，而拓扑结构可以做到对电气工程各个子操作站的统一管控，如图1所示，在中控主机中就可以通过PLC通道，对除尘机、电动阀、抖动电机、风门电机、送风机、引风机进行控制。同时还可以集中监测各个机组设备的运行情况，并及时上传故障信息。而PLC技术在分散管理上，也有良好应用，一旦某个机组出现故障，主机可以离开通过MPI/DP来停止子操作站的工作，并不会对整个系统的功能造成停工的影响，而如果总系统中需要加入新的子站，只需要在控制端进行操作即可。

另外，PLC技术主要是使用组态软件来控制电气工程中的各个设备，所以工作人员只要在数据库上制定控制计划，就能搭建出用户需要的控制流程，如：连续控制、顺序控制、批量控制等等，灵活性比较高，能够满足多种工作的需求。将计算机与PLC数据线连接起来，能够分散管理单独的控制对象，如果下达指令中没有被执行对象，那所有机组仍保持正常工作状态[2]。

参考文献：

[1] 李慧，李丽.采摘机械手末端控制系统的设计——基于PLC和MCGS组态软件[J].农机化研究，2020（6）：202～206.

[2] 黄超，陈韶东，何龙日.浅析电气设备自动控制系统中的PLC技术运用[J].科技风，2019（21）：95.

[3] 罗强，杨翼，张德昌，等.机械制造电气自动化控制可靠性问题研究[J].农家参谋，2019（20）：192.

[4] 代显莉.人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路探索[J].中外企业家，2019（29）：132.