PLC 技术在电气工程自动化控制中的运用

马晓燕

(新乡广播电视大学,河南 新乡 453000)

0 引言

电气工程作为目前的现代化工程,对人们的生活和社会的发展都有很大的帮助,不仅提高了人们的生活质量,还推动了社会的进步。 对于电气工程行业而言,PLC 技术属于自动化控制关键性技术之一,其在工作效率、投入成本等方面具有显著优势,为加速电气工程产业的现代化发展,应做好PLC 技术的应用工作,以PLC 技术为支撑,切实提升电子工程综合效益。

1 电气工程的发展现状

电气工程的工作范围和仪器设备的管理都非常复杂和广泛,其中涵盖了多种技术理念和管理模式。 比如建立电气工程自动化系统使其相关电气工程的投入成本大大降低;建立完善的网络信息系统解决生产过程中出现的问题;统一标准的相关数据对接保证各项数据在传输流通过程中的准确性;提升员工各方面的素质推动整体电气工程的稳步发展等。 由此可见,自动化控制系统为电气工程发展搭建了进步的阶梯,但其在电气工程的发展应用过程中也会出现问题。

第一,在实际操作的过程中缺乏专业度较高的技术型人才。 首先,在人才培养方面,学习电气工程的技术人才较少。 当代学生普遍认为,电气工程属于工作枯燥的“力气活”,致使电气工程成为冷门专业,报考的学生较少。 第二,在人才培养期间,存在理论知识教学重于实践操作教学的错误方式,导致电气工程人才缺乏过硬的技术实践应用能力,继而无法胜任电气工程相关工作。 第三,电气工程对其相应的机器设备和运行模式缺乏管理,使其生产质量有所下降,继而出现了产品使用寿命短、安全性能低的现象。 之所以会出现上述问题,很大一部分原因是操作人员的懈怠和管理人员的宽松管理。 第四,仪器设备不够先进。 目前,很多电气工程都采用全自动化的方式进行管理,运用先进的科学技术手段促进电气工程的发展。 为了跟上市场的脚步,相关人员应该不断地探索新型技术和方法,这样才能顺应时代的潮流,推动其更快地进步和发展。

2 PLC 技术的应用优势

PLC 技术在机械工程自动化方面得到了极其广泛的应用。 随着PLC 技术的进步和成熟,其不断影响着各行各业的发展,为自动化控制领域做出了巨大的贡献。 PLC 技术的应用优势具体包括以下方面。

第一,应用便捷。 PLC 技术在使用的过程中极其方便,程序也较为简单,其主要是运用简单直接的梯形图形、逻辑图形或语句表等程序进行编程,且无须过多改变硬件及线路结构,即可完成PLC 程序设定,提升电气工程自动化程度。 第二,性价比较高。 PLC 技术投入少,回报大,功能性强。 PLC 设备中有上千个编程原件,均可用于满足用户需求。 即使上千用户同时使用,PLC 技术也可发挥出强大的控制能力。 与相同性质的继电器相比,PLC 技术资金投入较低,成本优势显著,应用性能优异,可利用互联网方式展开统一管理与分别控制。 同时,PLC 技术的强大性能可以直接带动电磁阀和小型交流接触器。 第三,便捷性强。 PLC 系统实现了标准化、系列化、模块化设计,并且硬件配套较好、较全面,用户选择空间大,使用起来很便捷,可以根据自己的需要进行选择。 PLC 技术的安装也很容易,可以快速投入工作中。 第四,抗干扰性强。 前期的继电器控制系统很多由于应用了中间继电器、时间继电器等电气设备,容易造成接触不良,导致仪器故障,造成很大的损失。 PLC 技术的使用不仅取代了这些继电器,还优化了其系统的各项功能,不仅减少了故障,还为用户节省了很多成本,创造出很多利润。

3 PLC 技术应用于电气自动化控制的途径

3.1 PLC 自动控制技术

闭环控制PLC 技术、顺序控制PLC 技术、开关量控制PLC 技术是PLC 自动控制中的核心技术。 其中,闭环控制PLC 是电气工程自动化控制中应用价值最大的一项技术。 传统依靠人工操作的电气工程工作效率低,人力、物力、财力投入巨大。 将闭环控制PLC 技术应用于电气工程,能够通过操控转速测量单位与电气原件,大大提高电气工程中各设备的准确率,减少失误,之后再控制电气工程中的电气电机泵,达到对整个电气工程的控制,让电气工程能一直保持稳定的工作状态。

电气工程还需要顺序控制PLC 技术,依照其顺序进行控制,比如在电气工厂中,利用顺序控制技术将生产过程中的炉渣和炉灰依照顺序分离出来,通过PLC技术的顺序控制赋予电气工程的操作缜密的逻辑性,并做好现场转播、主站层和远程控制的系统工作,使其各方面的工作都能顺利实施,使PLC 自动控制系统发挥出最大的作用。 同时,相关人员还要用PLC 的开关量控制技术在充足的时间保障下对电气工程自动化控制工作的各项开关进行控制,缩短电气工程自动化的控制时间,从而提高整体的工作效率。 自动化控制系统的效率提高了,整个电气工程设备系统的工作效率将会同步提高,合理地利用好各项资源,提高企业的经济效益。

3.2 数字控制能力

通过PLC 技术对电气工程及自动化控制技术的帮助,能优化电气工程与自动化控制系统。 PLC 技术对操作人员的技术要求较高,需要随时保持高度警惕的工作状态,对PLC 技术的自动控制系统进行管理,同时要熟练掌握PLC 技术的原理和操作方式。 数字控制能力是近代快速发展的自动控制技术,PLC 技术凭借该功能可对其他电气工作进行良好的控制。 从运行原理、运算方法角度来看,其理解起来相对复杂,但实际操作较为简单,可依托于某种工程各项标准,运用文字编码的方式以特定的数字或符号表现出来,经过数字控制系统的逻辑处理与计算发布动作指令,并作用于相应的机械设备,从而达到控制的效果。

在生产不同的产品时,只需要将其参数和控制程序做出相应的调整,其他条件固定不变就可以进行生产,从技术和生产投入层面节省了人力、物力、财力。所有的资料信息都可以进行保存,在其需要保密处理的信息和材料上也可以做加密处理,以免信息和技术泄露。 由此可见,PLC 技术的数字控制能力应用价值非常高。 目前,随着电气工程的不断发展,数字控制技术在信息识别上也得到了广泛的应用。 数字控制技术可以检查出信息的真伪,通过增加二进制的位数提高控制技术的精确度,减少了工作失误。 检测出错误的信息后,利用数字控制技术还可以对错误的信息进行纠正,避免了电气自动化系统的失误和故障。 数字控制技术选用了连接最快的纤维材料,通过控制智能终端与隔板,对其相关数据进行控制,实现了快速、科学、智能的安装。 随着数字控制技术的不断优化和改良,目前,其不仅被应用在电气工程中,还被其他行业广泛应用[1]。

3.3 逻辑控制能力

PLC 技术作为一种可编程逻辑控制器,是利用可编程的存储器,对其内部各项系统的逻辑运算、顺序控制、计算、存储、计时等进行指示,并通过控制系统对其进行控制。 在实际应用中,首先需要将控制的系统或程序利用逻辑控制器进行扫描,读入所有输入状态和数据进行输入采样,并且将提取的状态和数据存储到相应的单元格内,输入采样之后进行转入用户程序执行和输出刷新。 在这个过程中,如果输入的是脉冲信号,那么扫描周期一定要小于脉冲信号的长度,因为在这个时期输入状态和数据不会根据实际情况的变化而变化,所以只有保证扫描周期与冲脉信号长度之间的规范控制,才能保证最终提取和录入信息的准确度[2]。

接下来进入用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器在扫描用户程序和数据时按照由上而下的顺序进行扫描,在扫描每一条梯形图时,先从梯形图左边由各触点构成的控制线路开始扫描,同时按照先上后下、先左后右的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,最终刷新该逻辑线圈在系统RAM 存储区中对应位置的状态和结果,这种结果就是在这样缜密的逻辑运算的方式中产生的。 在逻辑运算的过程中,输入点在映象区内的状态和数据都不会发生变化,而其他输出点和软设备在映象区或系统RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化,发生变化时,先扫描的梯形图纸的扫描结果会影响排在后面扫描的梯形图纸中的线圈和数据,后扫描的梯形图得出结论的逻辑线圈的状态和数据只能到下一个扫描周期才能对一开始的数据和程序发出指令。 因为逻辑控制的过程极其复杂和烦琐,所以在整体的逻辑控制中,一定要非常严谨地做好各项数据,不管在哪个环节出现问题,都会影响整体的控制程序[3]。

3.4 交通以及中央空调的控制

在传统的交通信号灯的设备工作中,经常会出现信号指示错误或故障,造成极其严重的交通事故。 此时,应用PLC 技术可在交通信号灯电气工程自动化控制方面实现重大突破,对整个交通系统进行优化升级,提高信号灯的准确性,减少失误故障导致的交通事故。例如,某市的交通大队在该市的一个区进行调查,在传统的交通信号灯设备工作下,平均每月因信号灯而出现的失误是10 次左右,其中每月因信号灯失误造成的交通事故为13 起左右,涉事车辆20 余辆,严重的交通事故会造成人员伤亡。 自从采用了PLC 技术优化后的自动控制技术,几乎不会有失误,提高了信号灯的准确率,减少了交通事故。

传统的中央空调由数字控制器和继电器等进行控制。 其中,冷却水系统不完善、冷却泵频繁开启会造成电机开启和关闭频繁,导致很多安全问题。 PLC 利用微处理器和控制中心的接口对中央空调内部的逻辑运算、数字运算和整体控制等方面进行数据缓冲、数据记录、信号匹配和故障预警,从而实现在制冷的过程中,中央空调的控制系统可以使冷却水通过冷凝器把高温、高压的气体转成冷空气,再将所释放出来的热量排到地下。 制热时,冷凝水通过冷凝器吸收热量进行供热的同时,将冷空气排入地下。 在上述过程中,PLC 技术充分发挥了优化后的中央空调控制系统逻辑运算和定时功能,提高了中央空调的数字化和智能化的能力[4]。

3.5 做好后勤工作

想要让电气工程健康、平稳地发展,就需做好各项后勤保障工作,这样电气工程自动化控制系统才能有发挥作用的空间。 (1)及时对电气工程和PLC 技术中的各项设备进行检查和维修,尽量减少在日常工作中的故障,并且对其相应的老化部件进行调整或更换。如果出现故障问题,在很大程度上会影响仪器的正常运行,甚至导致电路出现短路的现象。 为了避免出现故障,电气工程的管理人员应成立检核与维修部门,定期检查和维修设备,确保各项设备和仪器可以正常运行[5]。 (2)定期对电气工程的员工进行培训,使员工充分了解电气工程中的各项设备和系统的工作原理,以此规范各项仪器的使用方法,尽量避免在仪器和设备的正常运作下,因操作人员的操作不规范所导致的仪器故障问题。 通过企业的培训让员工的工作素养不断提高,这样员工在工作的过程中才能尽心负责。 此外,单位还可定期进行制度和操作规范的考核,建立奖惩机制,安排专职人员进行培训、监督、考核,通过员工各项工作素质的稳步提升,带动企业的整体发展。 (3)保障电气工程的安全工作。 传统的电气工程工作环境很容易发生安全事故。 目前,在PLC 技术的智能管控下,安全隐患大大减少。 但电气工程毕竟属于高危的工程,一定要避免安全事故的发生,因为在电气工程中发生安全问题会对企业效益、仪器设备甚至是人身安全都造成很大的影响,尤其是在使用PLC 技术之后,部分企业和员工过于依赖高科技智能系统,对平时的工作环境和仪器安全都疏于管理,比如易燃、易爆物品乱丢、乱放,安全设备不齐全,不定期检查等,一旦发生安全事故,没有能力解决,最终酿成大祸。 (4)完善相关体系和机制,由专职人员负责和管理,严格规范员工的操作方法和流程,计入绩效考核,监督和实施的管理人员必须做到公平、公开、公正,使各职能部门和员工都能够按照要求和标准开展工作。

4 结语

PLC 技术的不断进步和发展,对电气工程自动化控制技术具有重大的推动作用。 不断完善内部结构,利用其严谨的技术手段和清晰的逻辑能力,对电气工程自动化控制系统进行优化,可降低电气工程的投入成本,同时加快生产速度,提高电气工程的生产质量,促进电气工程的发展。