基于PLC的电气工程自动化控制设计_山珍.pdf

办公自动化0 引言作为当前社会的新型智能技术之一，可编程逻辑控制器（PLC）技术不仅对电子工程自动化发展和提升有重要的应用，对其它产业也有极大的促进作用，在应用中得到社会层面的广泛认可，并在这种趋势下不断推广，极大提升我国各方产业的经济效益。在电气自动化控制设计中融入 PLC 技术，探讨 PLC 技术的适用性和主体优势，进一步强化对 PLC 技术的探索、研究，有利于进一步促进我国电气工程自动化控制工作的开展和提升，优化电气自动化控制的工作质量和工作效率。当前我国电气工程自动化控制工作中融入 PLC 技术的主要方面包括闭环控制、顺序控制和开关量控制，在不同的方向，PLC 技术能发挥不同的优势和作用，从而带给电气工程自动化控制工作极大的提升。1 PLC 技术的内涵和实施原理1.1 PLC 技术的内涵PLC 技术就是传统的电力线通信技术，全称为“可编程逻辑控制器”，采用一类可编程存储器用于内部程序的储存，通过模拟式输入或输出对机械生产过程进行控制。PLC是继电接触控制技术与微机技术的融合，采用以继电器梯形图为基础的指令，使编程更加直观、形象。这种技术早在20 世纪 50 年代就已被广泛用于社会的通信领域，并为我国通信事业带来巨大的经济效益。电力线通信技术主要是将传输电流的电力线当作运输信号的工具和载体，通过电力线的连接实现一定距离之内的交流和沟通1。这种工作方式使 PLC 技术具备极大的便捷性，能给当今社会带来更多的数据流量传输速度，提升各行各业的工作效率。基于 PLC 的电气工程自动化控制设计山 珍付 晶（陕西国防工业职业技术学院西安710300）摘要：科技水平的提升促进我国社会生产力的极大进步，社会生产力的发展又促进各个行业和产业的发展，我国的工业、制造业等产业实现技术上的极大更新。电气自动化控制技术的发展和应用已深入社会生产的方方面面，在当前的时代背景下，电气工程已和系统运行、自动控制、电力电子技术等方面的产业有紧密的联系，PLC 技术的出现给电气工程自动化控制带来全新的活力，文章从 PLC 技术的内涵和实施原理入手，详细分析 PLC 技术具备的优势和特点，论述 PLC 技术的主体架构，并根据当前电气工程自动化控制设计的实际情况探讨将 PLC 技术应用于电气自动化控制的主体优势，并具体阐述 PLC 技术应用于电气工程自动化控制的主要方面。关键词：可编程逻辑控制器（PLC）技术；电气工程；自动化控制；经济发展；控制设计中图分类号:TM76;F407.67文献标识码:B文章编号:230411-10495Shan ZhenFu Jing（Shaanxi Institute of Technology,Xian 710300,China）The improvement of scientific and technological level has promoted a great progress in the social productiv-ity of our country,and the development of social productivity has also promoted the development of various industriesand industries.Such as the industry and manufacturing have achieved the great technological updates in industries ofour country.The development and application of electrical automation control technology have penetrated into all as-pects of the social production.In the current era,electrical engineering has been related closely to industries in the as-pects of system operation,automatic control,and power electronics technology.The emergence of PLC technologyhas brought a new vitality to the electrical engineering automation control.This article starts with the connotation andimplementation principles of PLC technology,this article analyzes the advantages and characteristics of PLC technol-ogy in detail,discusses the main architecture of PLC technology，and explores the main advantages of applying PLCtechnology to electrical automation control based on the current situation of electrical engineering automation controldesign.It also elaborates on the main aspects of applying PLC technology to electrical engineering automation control.：PLC technology；electrical engineering；automation control；economic development;control designApplication2023 年 7 月 15 日总第 499 期Exchange第 14 期7办公自动化电力线通信技术主要有两种概念，一种是广义的，一种是当今意义上的，从广义概念来说，PLC 技术泛指用于早期社会领域中的的电力机构系统中的通信模块，目的是带来更高的沟通效率。但其概念与现今相比较为单一，在当今时代条件下，PLC 技术已单指一种通信方式，这种通信方式的出现主要是用低压配电线路对各种数据和信息进行高速、高质量的传送工作，其中不仅包括图象，还包括各种数据、音像等，高速数据 PLC 技术已被广泛用于社会生活和生产过程，并给生活、生产带来极大地便利。1.2 PLC 技术的工作原理PLC 技术的主要工作原理如下：在信号传输的范围上，电力线技术的最低频带在 1.6M 左右，而 PLC 技术最高的频带范围则能达到 30M，这也是当前主流的 PLC 技术信号传输频带。为保证信号传输的稳定，电力线技术设备的接收端将提前收集到的调制信号进行过滤和调节，还原原始信号，这样就能实现在设备之间的信号无损传送。按当前技术的上限，我国 PLC 技术能实现 4.5M45M 的频带之间进行信号的传输2。2 PLC 技术具备的具体特点2.1 响应速度较快，操作方式简便从 PLC 技术的结构上来说，辅助继电器是最关键的核心部分，辅助继电器在 PLC 技术中代替传统的内部连接导线的重要作用，这种用法能进一步提升信号节点的变换速度、节省变换时间、提升运作效率。辅助继电器 取 代 传统信 号 联通 技术 中的 机 械 继电器，最根本的目的在于能快速地处理大量的内部信息，从这点上看，PLC 技术的主要优势就在于在运用的过程中无需考虑返回系数，从而提升其反应速度。除响应速度的明显提升外，PLC 技术与传统信息通信技术相比还具有更加简便的操作方式并使其建立成本大大降低，PLC技术可直接用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少网络的投资，降低成本，在操作方面，PLC 技术改变传统信号连接中需要拨号的繁琐过程，整体上采用“即插即用”的工作方式，接入电源就等于接入网络3。2.2 功能较为全面，适用性较强PLC 技术在当前时代背景下已被广泛用于工业环境，在日常生活中，电力线信号传输技术已逐渐被无线技术所取代，从人们的生活角度看，无线技术能带来更大的便利性，但 PLC 技术相对具备的稳定性是无线技术缺乏的，是工业生产环境中不可或缺的一部分，这样一来，PLC 技术已逐渐发展成专门适用于工业范围的通信技术。PLC 技术使用逻辑运算、顺序运算等内部指令进行操作和执行，然后通过不同设备端信号的输出，对工业设备进行控制。不仅如此，PLC 技术的应用型还体现在社会生活方面，社会安全，监控工作、安全保卫、居民生活中都存在 PLC 技术的身影。PLC 技术具备的极大的便捷性，使 PLC 技术能有更加全面的功能和适用性4。3 PLC 技术的主体架构PLC 技术的主体架构如图 1 所示。图 1PLC 技术主体架构PLC 技术的主体架构在于利用电力的支持，在工业生产和制造中提供更高的效率，提升企业的综合精细效益。PLC 技术在应用中的主体架构主要是通过电源将输入单元、输出单元以及核心结构进行链接，PLC 技术的核心结构包括微处理器、运算器和控制器三种，在运转流程上，信号输入单元将信号传送到微处理器、运算器和控制器中，然后通过一系列的调控和转换，通过输出单元进行输出。在核心架构中进行调试的信号经由储存器、系统程序和用户程序进行保存和整理，同时再通过外设结构和拓展接口进行外部设备的输出和显示，从而完成一系列的工作5。4 PLC 技术应用于电气工程自动化控制的主要方面4.1 PLC 技术在电气工程自动化控制中的工作流程PLC 技术应用于电气工程自动化控制设计中主要可用如下的工作流程：信号是保证电气自动化控制设备运行的基础和关键，要想使 PLC 技术正常运行，首先要接收现场出现的信号，并经转化输入接口部件，给设备运转提供基础的信号条件。当信号经由输入口部件到达中央处理单元，也就是常说的 CPU 时，通过电源部件的支持，整个系统能有充足的电力进行运转，信号在中央处理单元中进行转换、调试等操作，然后由接口部件进行输出，并发送给受控单元，电气自动化控制受控单元则会根据各种命令以及信息做出相应的操作，保证设备的正常运行和工作的顺利开展6。具体的过程如图 2 所示：图 2 PLC 技术在电气工程自动化控制中的工作流程总第 499 期2023 年 7 月 15 日Application Exchange第 28 卷8办公自动化Application2023 年 7 月 15 日总第 499 期Exchange第 14 期4.2 在开关量控制中的运用方式开关控制模块是电气工程自动化控制工作中的重要组成部分，从在整个控制模块的能耗讲，开关控制模块的能耗占比较大，在进行运作的过程中也很易由于高能耗的运作导致出现故障，而开关控制模块在整个电气工程自动化设备中属于中枢位置，是运转和停止设备的关键控制模块，在设备进行工作时，必须保证开关模块的正常运转，由于长时间的运作，开关控制模块也可能出现各种问题。结合这种情况，将 PLC 技术用于开关量控制中，能利用 PLC 技术的可编程存储器功能，将 PLC 技术用于虚拟机器的运行，以此控制设备，提升设备的运转效率和反应速度，PLC 技术的应用给开关量控制带来明显的改革。通过 PLC 技术，开关量控制出现的故障次数有明显的降低。虽然 PLC 技术在开关量控制中的应用有明显成效和进展，但在现代电气工程自动化控制工作中仍存在问题，比如 PLC 技术需花费较长的时间对开关量控制模块进行通报断控制，这样一来，在这段时间内，整个设备处于短路保护期，无法在这段时间内对继电器进行有效控制，这是运用 PLC 技术必须要解决的问题之一7。4.3 在顺序控制系统中的运用在电气工程自动化控制工作中，保证顺序控制系统的正常工作十分关键，电气工程自动化设备是由众多部件设备共同组成的一个设备组，顺序控制就是要在工作中确保不同的设备要以正确的顺序运转，以免在工作中由于不同设备的配合不到位导致设备出现损坏，不仅增加维护成本，同时也影响工作效率和质量。为保证设备按正常的顺序进行调用，需对设备按特定的信号进行激活，PLC 技术中对信号控制的便捷性和高效性致使其在顺序控制工作中发挥出极大的作用。PLC 技术可基于电气自动化控制中的实际需求，灵活编排系统程序，不仅降低错误出现的概率，还能进一步提高系统程序控制效果。PLC技术在顺序控制中的应用，主要包括控制现场传感器、远程控制、主层站控制三种8。5 将 PLC 技术用于电气工程自动化控制的主体优势5.1 降低电气工程自动化控制使用人员的门槛将 PLC 技术用于电气工程自动化控制设计，能进一步降低电气工程自动化控制工作人员的使用门槛，从 PLC 技术的优势看，PLC 技术具备的便捷性和高效性能提升当前电气控制系统的自动化水平，在操作步骤上不繁琐，简化传统电气工程自动化控制的复杂工作程序，显著降低对相关电气设备与机械设备的控制难度，给工作人员带来更多的便利。在应用 PLC 技术后，工作人员在新设备的掌握和使用上只需较短的时间就能完成学习新设备的操作，在经过一段时间的使用后，其设备掌握能力较过去有显著的提升和发展，极大地提高工作的效率和质量；与此同时，自动化水平的提高还能减少由于工作人员操作失误出现的各种问题，提升电气自动化控制设备的运行效率，促进生产过程的稳定和高效9。5.2 有效降低电气工程自动化控制的后期投入PLC 技术的应用能有效降低电气工程控制自动化的后期投入，在电气自动化控制工作中，不仅要在工作中对各种电气设备进行操作，还要在工作结束后对相关设备进行维护，以保证设备更长时间的运转，增长设备的使用寿命。电气工程自动化控制设备如采用人工进行操作，增大了运行期间发生故障的整体概率，PLC 技术的在一定程度上能根据当前设备使用的实际情况进行自我诊断和解决故障；此外，利用 PLC 技术，有极大的可能保证设备工作过程中不受外来信号的干扰，保证设备的正常运转，降低设备后期的维护费用。从 PLC 技术的功能看，用 PLC 技术，能进一步减少复杂的中间元件，避免设备工作中的接触不良现象，有效提升设备的综合使用寿命，一旦出现问题，PLC 技术还能进行自我监测和修复，进一步降低故障中的经济损失10。6 结语在当前社会生产和发展中，电气工程自动化控制扮演关键的角色，PLC 技术的出现和应用给我国电气工程自动化控制带来更多的发展动力，结合当前电气工程自动化发展现状，利用 PLC 技术优化电气工程自动化控制设计策略，对我国经济的发展具有重要意义。在未来的发展过程中，PLC 技术的应用一方面增强抗干扰的能力，在全球经济快速发展的背景下，电气工程领域的竞争会越来越激烈，所以需采取更多的措施占据市场，PLC 技术会更加完善自身的可靠性及安全性，适应电气工程的发展趋势；另一方面，是网络数字化，由于信息技术在多领域的应用，因此，PLC 技术也要在信息技术的影响下逐渐朝着数字化的方向发展。参考文献1 蒋海忠.PLC 技术在电气工程自动化控制中的运用策略探究J.价值工程，2018，37（17）：209-2112 王宇超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，2017，33（1）：130-1313 李俊梅电气工程自动化控制中 PLC 技术的应用策略研究J.无线互联科技，2017，14（11）：147-1484 汤雅楠PLC 技术在电气工程及其自动化控制中的运用分析J.南方农机，2019，50（1）：1615 郭江涛.PLC 技术在电气工程及其自动化控制中的运用分析J.工程技术研究，2019，42（22）：50-516 徐 榕，杨 立，杨 飞，等PLC 技术在电气设备自动化控制中应用与信息化管理思路J.科学技术创新，2020，24（9）：194-1957 白 洋，王文广.PLC 技术在电气工程及其自动化控制中的运用J.中国设备工程，2023（03）：199-201.8 李宏健，王安国，刘馨鑫，等.人工智能技术在电气工程自动化控制中的应用研究J.电子元器件与信息技术，2022（12）：129-132.9 林 琳，于复胜，邱 昕.基于 PLC 技术的电气工程及其自动化控制理论研究J.造纸装备及材料，2022（10）：43-45.10 欧继宏.智能化技术在电气工程及其自动化控制中的特点及具体运用J.自动化与仪器仪表，2022（07）：134-139.作者简介山 珍（1992-）女，籍贯：陕西省西安市，学历：研究生，职称：助教，研究方向：电气自动化。付 晶（1991-）女，籍贯：陕西省西安市，学历：研究生，职称：助教，研究方向：电气自动化。9