PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用实践

PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用实践

黄涛

身份证：513622197505282310

摘 要： PLC（可编程逻辑控制器）技术是一种现代的自动化控制技术，广泛应用于电气工程及其自动化控制领域。PLC技术的出现，不仅使工业生产的自动化水平得到了极大提高，同时也提高了电气控制系统的可靠性和稳定性，减少了人工操作对于生产过程的干预。在PLC技术出现之前，电气控制系统通常是由电气元件和继电器构成的，存在着很多弊端，例如电路复杂、故障率高、维护困难等问题。PLC技术的出现，极大地改善了这些问题，提高了电气控制系统的工作效率，同时也为电气工程及其自动化控制领域的发展带来了新的机遇和挑战。

关键词：PLC技术;电气工程;自动化控制;数据;闭环控制;

1 PLC技术的概述

PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的缩写，是一种专门用于工业控制领域的数字计算机，是一种集计算、通讯、输入输出等功能于一体的控制器。PLC技术的出现，将传统的工业控制方式从机电式控制向数字化控制转变，极大地提高了生产线的可靠性、自动化程度和智能化水平，广泛应用于自动化生产线、机器人、仓储物流等领域。PLC系统由中央处理器、输入输出模块、通信模块、电源模块等组成，通过编写PLC程序，实现对控制对象的精确控制。由于PLC具有体积小、功能强大、安装方便、易于维护等特点，已成为现代工业自动化控制的主流技术。

2.PLC技术在电气工程中的应用要点

自动化控制：PLC可以用于自动化控制系统中，实现对生产过程的自动控制和监测，提高生产效率和产品质量。通信控制：PLC可以通过串口通信和以太网通信等方式，实现与其他设备的通信控制，如传感器、执行器、人机界面等。数据处理：PLC可以进行数据采集和处理，通过数值计算和逻辑运算等方式，实现对生产过程的数据分析和处理，以提高生产效率。人机界面：PLC可以通过连接人机界面，实现对生产过程的可视化监控和控制，提高生产效率和操作的便捷性。系统扩展：PLC可以通过插件和扩展板等方式进行系统扩展，满足更多的应用需求。编程灵活：PLC编程采用Ladder图形化编程语言，易于学习和掌握，具有灵活性和可扩展性。可靠性高：PLC具有高可靠性和稳定性，能够在恶劣的工业环境中正常工作，并保证生产过程的连续性和稳定性。

3. PLC技术在电气工程自动化控制中的应用与实践

3.1集中管控大量电气设备

PLC技术在电气工程自动化控制中可以通过编写程序实现对大量电气设备的集中管控。PLC可以通过数字信号和模拟信号与各种传感器、执行机构、中间继电器等设备进行连接，并可以通过编写程序来控制这些设备的工作状态。此外，PLC还具有数据采集、数据处理、通讯传输等功能，可以将数据传输到上位机或其他设备进行分析处理，实现对设备运行状态的监控和故障诊断。通过PLC技术的应用，可以大大提高电气设备的自动化控制水平，提高生产效率和产品质量。

3.2数据采集和数据分析

PLC技术在电气工程自动化控制中可以通过内置的模拟量输入和数字量输入模块来实现数据采集。模拟量输入模块可以将模拟信号（如温度、压力等）转换为数字信号，数字量输入模块可以接收开关量信号（如传感器、开关等）。PLC还可以通过网络通讯模块将采集到的数据传输到上位机或云平台中进行数据分析和处理，从而实现对电气设备运行状态的实时监测、诊断和预测。通过数据采集和分析，PLC技术可以实现电气设备运行的智能化管理和优化控制，提高生产效率和质量，降低能耗和维护成本。

3.3闭环控制开关量逻辑关系

PLC技术在电气工程自动化控制中的闭环控制开关量逻辑关系是通过PLC编程来实现的。PLC编程可以根据实际的控制要求，编写相应的程序逻辑，使得PLC可以接收输入信号、处理逻辑关系、控制输出信号，实现对电气设备的闭环控制。在PLC编程中，可以使用类似于逻辑运算的指令来实现开关量逻辑关系的控制，比如AND、OR、NOT等指令，还可以使用计数、定时、比较等指令来实现计算、比较等功能。通过这些指令的组合使用，可以实现复杂的控制逻辑，从而实现对电气设备的集中管控。同时，PLC技术还支持实时数据采集和数据分析功能，可以通过编程实现对电气设备状态的监控和分析，从而更好地保障电气设备的安全和可靠性。

3.4 模拟变量控制

PLC技术在电气工程自动化控制中实现模拟变量控制通常需要通过模拟量输入和输出模块来实现。PLC的模拟量输入模块将传感器或信号源产生的模拟量信号转换为数字信号，PLC的模拟量输出模块则将PLC处理后的数字信号转换为模拟量信号控制执行器或输出设备。

我们可以通过其特性将其用于变电站隔离开关、断路器的远程控制中去,与传统的继电器相比，对于隔离开关以及断路器的顺序控制逐步淘汰了点式控制模式，取而代之的是通过PLC触点的状态信息实现顺序控制要求。PLC在工业控制的实际应用中，只需发出简单的执行指令，即可对隔离开关以及断路器行有序的控制，体系了PLC装置的基本性能优势。同时，隔离开关的顺序控制中，应用PLC还可以提高控制的精确性，防止因出现误差，而导致工业机械损坏的现象。对PLC电信号和物理信号进行统计，同时将之与运行前输入的标准工况进行对比，从而形成与用户需求相吻合的开关量，使得整个隔离开关控制系统数据更加完善，保证被控制隔离开关设备按照设定的程序参数运行。当前，隔离开关控制中的应用过程控制主要以闭环、开环控制方式为主。

在实现模拟变量控制的过程中，PLC通常会对输入的模拟量信号进行采样和处理，通过内置的算法和逻辑控制器进行计算和比较，最后输出相应的控制信号来实现对模拟变量的控制，例如对温度、湿度、压力、流量等参数进行控制。同时，PLC技术也提供了许多高级算法和控制模块，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，可以根据实际应用需要进行选择和配置，进一步提高模拟变量控制的精度和性能。

3.5 可编程程序控制

PLC技术在电气工程自动化控制中实现模拟变量控制通常需要通过模拟量输入和输出模块来实现。PLC的模拟量输入模块将传感器或信号源产生的模拟量信号转换为数字信号，PLC的模拟量输出模块则将PLC处理后的数字信号转换为模拟量信号控制执行器或输出设备。在实现模拟变量控制的过程中，PLC通常会对输入的模拟量信号进行采样和处理，通过内置的算法和逻辑控制器进行计算和比较，最后输出相应的控制信号来实现对模拟变量的控制。同时，PLC技术也提供了许多高级算法和控制模块。

随着计算机技术和网络技术的不断融合，在隔离开关控制中应用的PLC装置必须具备远程控制功能。PLC利用自身的通信接口、联网模块等通信功能，可以实现对于隔离开关运行状态的实时监控，并且及时向控制室传回相关信息和数据，以便设备管理人员及时进行处理。PLC在隔离开关控制中，远程控制功能的实现主要通过PLC装置与PLC控制网之间的远程互连，PLC装置与智能终端设备之间的互连，还有PLC装置与计算机终端设备或以太网之间的连接等方式，从而实现对于隔离开关的运行全过程进行有效的控制。随着现代隔离开关设备运动特性，在同一隔离开关设备中可能存在多种运动状态系统相互传动的问题，这将带来运动参数的差异性，增加了隔离开关设备运动控制的难度，对控制功能提出了更高的要求。例如，当控制对象属于直线运动、圆周运动时，通过对应的脉冲量调整即可对隔离开关进行精确控制。因此在对隔离开关控制过程中主要以控制精度为主要技术指标。

4.结 语

综上所述，PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用，具有重要的意义。首先，它可以提高生产效率，降低人力成本，保证生产质量和安全。其次，PLC技术具有高可靠性、高稳定性和高智能化的特点，可以提高设备的运行稳定性和可靠性，提高设备的智能化程度，降低设备的故障率和维护成本。此外，PLC技术可以实现对生产过程的精确控制和实时监测，为企业管理提供了可靠的数据支持，有助于企业管理者进行决策。PLC技术在电气工程及其自动化控制中具有广泛的应用前景。通过使用PLC技术，可以实现自动化控制的高效性和精度，并提高电气设备的安全性和稳定性。未来，随着技术的不断发展，PLC技术在电气工程中的应用将会更加普及和深入。

参考文献

[1]张会.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].中国设备工程，2022(09):150-152.

[2]米捷.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].中国设备工程，2022(07):185-186.

[3]张晓艳.浅谈PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用[J].时代汽车，2022(07):29-30.

[4]郑荣,张菁华,焦言兵.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用实践[J].光源与照明,2023(02):222-224.

[5]张会.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].中国设备工程,2022(09):150-152.

[６]林仲.关于 PLC 在工业控制环节的具体应用[J].科技创新与应用，2013（24）.

[７]马亮.浅析PLC在工业控制中的应用[J].科技风，2011（23）.

[８]傅宇.PLC在工业自动化控制中的应用研究[J].机电信息.2012-01-25.

[９]李树彬.浅谈PLC控制技术在工业自动化中的应用[J].机电信息.2011-10-25.