PLC技術在提升電氣控制系統改造中的應用

佘東

（四川機電職業技術學院 四川省攀枝花市 617000）

宏觀知識經濟背景下，創新成為了時代發展的主流，人類科技文明水平亦是大幅提升，衍生出了系列高新技術，其中PLC 技術就是典型的代表產物之一，并廣泛應用于多個領域，進一步便捷了人們的生產生活。事實上，作為一個可編程控制器，PLC 技術展現出了更高的便利性、可靠性，在提升電氣控制系統改造中的應用創造了巨大價值，使之自動化、智能化水平更高，改善了整個系統的運行效率和質量，相關方面的課題研究備受關注和熱議。

1 PLC技術概述

PLC 即可編程邏輯控制器，是基于一類可編程的存儲器，面向用戶指令，通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程，其本身可視作為一個以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統裝置。時至今日，經過多年的發展，PLC 技術日臻成熟，從接線邏輯到存儲邏輯實現了質的飛躍，比之以前在模擬量處理、數字運算、人機接口和網絡等方面的性能表現更優，越發接近于一臺緊湊型電腦的主機，成為了工業控制領域的主流設備之一，并發揮了越來越重要的作用。基于微型處理器架構而成的PLC裝置系統，體積小、質量輕，且方便組裝攜帶，為之更為廣泛的應用鋪墊了基礎。在實際應用中，由于采用了現代大規模集成電力技術和先進的抗干擾技術，加之嚴格的生產工藝制造，使得PLC 呈現出了較高的可靠性，相較于同等規模的繼電接觸器系統，電氣接線及開關接點實現了大幅銳減，甚至達到了數千分之一，因而故障率更低，其本身附帶的硬件故障自檢功能，使之可靠性優勢更加突出。同時，伴隨著PLC 技術的發展，其相關產品研發日趨多樣，所搭載的功能完善，包括邏輯處理、數據運算、人機交互等，滿足了不同規模的工業控制需求，逐步滲透到了溫度控制、位置控制、CNC 等領域，實際效用價值產出毋庸置疑。另外，PLC 所使用的梯形圖語言，圖形符號與表達方式類似于繼電器電路圖，即使不懂計算機原理、不熟悉電子電路的非專業人員，亦可方便快捷地進行操作，獨特的編程語言更易于工程技術人員接受，為之廣泛應用奠定了基礎，加速了我國工業現代化進程。

2 PLC技術在提升電氣控制系統改造中的應用

正是基于PLC技術的多重性能優勢，通過對數據的模擬和編程，創造了更為安全、可靠的工業環境，為電氣控制系統優化提供了有力支持。基于上述認識，結合實際情況，針對性地就PLC 技術在提升電氣控制系統改造中的應用展開了討論，并提出了如下建議，以供參考和借鑒。

2.1 設計方案

PLC 技術在提升電氣控制系統改造中的應用，作為一項龐雜的工作組織，首要基礎是梳理思路，制定科學的實施方案，以指引后續工作有序展開，確保預期目標達成。在具體的工作踐行中，相關技術人員應全面解析即有的電氣控制系統結構，充分了解各部分的應用功能，繼而基于PLC 技術支持進行重新設計，有效整合相應軟件，在確保提升改造方案切實可行的基礎，使之優勢得到進一步釋放。在此過程中，相關技術人員還需緊密結合實際情況，選擇與電動機類型相匹配的設備，設計合理的PLC 輸入、輸出點數，保障電氣控制系統正常運行，滿足企業生產要求。事實上，隨著科技發展，PLC 輸出系統的構成種類越發多樣，根據輸出端負載的差別可分為交流型和直流型，而根據輸出特點和頻率的不同，PLC 輸出系統又可劃分為晶體管、繼電器及晶閘管等，但無論何種方式均需保證系統整體安全運行。除此之外，在基于PLC 技術應用的提升電氣控制系統改造中，相關技術人員還需重視系統中I/O 點的合理配置，確保良好的I/O 地址連續性，并提升相關編寫程序的合理性，實現預期任務目標。在此過程中，技術人員要尤其關注PLC 輸出點的合理分配，各個輸出點采用獨立電源，并且相互間呈現隔離狀態，在具體的數量搭配上建議按照10%以上的標準進行預留，以為后續系統升級改造奠定基礎。

2.2 方法流程

PLC 技術在提升電氣控制系統改造中的應用，應力求各環節工作組織的最優化，嚴密部署、謹慎對待，以確保最終結果達成。在上述整體思路梳理清楚，并制定了總體可實施方案之后，接下來就需要繪制電氣控制系統原理圖，并針對PLC 外部接線，出具詳細的接線圖和梯形圖，尤其是主電路、輔助電路和控制電路缺一不可，以此來指引后續工作實踐。在此基礎之上，相關技術人員對即已生成的圖紙進行復檢，認真發現其中的不足或漏洞，加以修繕，并出具詳細的元器件資料清單，結合總體方案和原理圖進行充足準備。在做好了上述系列環節工作之后，進一步的電氣控制系統調試是關鍵。具體踐行中，該階段工作主要包括兩大核心內容：

（1）相關技術人員根據基于PLC 技術應用的電氣控制系統原理圖，繪制相應的流程圖或功能圖，并詳細說明不同類型設備的功能、參數等，確保合理安裝和使用；

（2）根據系列圖式指導，合理植入PLC 系統，結合其I/O 配置，編寫可行性程序，最終完成電氣控制系統的提升改造任務要求。在此之余，值得著重強調的是，對于機床電氣控制系統的提升改造工程，在PLC 梯形圖中由于機床本身可進行反轉控制，但是由于主電路中的交流接觸器接觸點在瞬間電流過大或過長時容易發生熔焊問題，繼而引發嚴重的安全事故。

因此，基于PLC 技術應用的機床電氣控制系統提升改造，應當做好相關保護措施，通過硬件互鎖的方式提高安全性，并在PLC輸出端設計緊急開關，以確保設備穩定運行。

2.3 具體實踐

2.3.1 順序控制

某種維度上講，電氣控制系統最重要的任務之一就是進行生產流程的良好控制，而PLC 技術在其相關提升改造工程中的應用，可進一步提升其自動化控制水平，從而實現生產流程的再優化，其現實功能價值得以突出。簡單來講，基于PLC 技術應用，將之可編程控制器作為傳統電氣控制系統中順序控制器的替代品，在滿足其基本功能需求的同時，表現出了更高的控制效率，進而提升了企業生產中電氣工程的運轉效率，為企業帶來了可觀的經濟效益。在此本文以火力發電為例，在其實際生產運行中，會伴隨著大量的生產殘留物產生，而傳統電氣控制系統運行模式下，人工操作仍舊占據主導，清理工作效率不高。而基于PLC 技術應用的電氣控制系統再造，可通過傳感器的功能優勢，實時、高效的檢測到火力發電生產中所產生的殘留物，繼而依托相應的設備設施進行集中化、自動化清理，工作效率更高，且有效降低了人力資本投入，保障了整個生產系統的正常運行，其所帶來的節能環保效益毋庸置疑，這也正是電氣控制系統提升改革的根本追求所在。

2.3.2 開關控制

在以往即已建成的電氣控制系統中，其內部結構復雜，整個工程所關聯的自動化設備高度密集，線路相互交叉，給相關技術人員維護工作展開造成了極大困難，一旦發生故障，由于很難在短時間內排除，繼而增加了停機時間，給企業造成了不可估量的損失。將PLC 技術應用到電氣控制系統的開關量控制中，實現了對其內部運行情況的實時、動態檢測，并通過相應的關聯設備發出警報，降低了相關技術人員的工作強度，提升了系統運行的穩定性，同時可輔助進行故障排除，減少了由此造成的停機時間，對提升企業生產效率和質量作用顯著。事實上，經由PLC 技術應用改造后的電氣控制系統，附帶上了一定的設備運行檢測功能，并可結合實際情況自動調節電流，一旦發現設備處于高速運轉狀態甚至超出額定功率時，則通過開關量控制模塊跳轉至輔助電源選項，從而保證整個運行系統的穩定性和安全性。與此同時，基于PLC 技術應用的開關量控制，還具備了自診斷和修復作用，及時發出警報并準確完整地進行記錄存儲，明顯降低了電氣控制系統的故障率。

2.3.3 閉環控制

在當前科學技術高速發展的今天，遙感技術、聲控技術等應用，使得電機啟動系統的操控更加便捷，且大幅提升了其實際運行效率。但是客觀維度上講，現階段的機電設備運行狀態感知及調控方面的功能表現仍存有較多的不足之處。PLC 技術的衍生與發展，將之運用到電氣工程的閉環控制系統中，實現了更高水平的自動化控制乃至智能化控制，響應速度明顯改善，且大大提升了閉環系統的穩定性。在現實的應用實踐中，隨著PLC 技術發展日臻成熟，越來越注重與其他學科的耦合發展，并呈現出了更優的性能特點。事實上，目前基于PLC 技術應用所建構起的全新電氣控制系統，植入了PID指令，從而表現出了更高的適用性，能夠根據外部環境因素變化，科學合理地動態調整各項數據參數設置，有效提升了電氣控制系統的經濟性。其中，PID 指令是指調節器控制規律為比例、積分、微分控制，減少了不確定性，當反饋值輸入到PLC 后，先進行數字濾波處理，再進行PID 運算，保證了更好的測定值變化平滑的控制效果。

3 PLC技術的發展未來

PLC 技術多重方面的性能優勢，對推動電氣控制系統優化提供了支持，其發展十分重要，應高度重視PLC 技術集成度的深化工作，科學選取操作系統電氣接口，確保接口的統一性，以此來改善電氣設備的兼容性和精準性，并加強對操作系統的研發，提高其相互間的聯動性，最終達成上述目標。宏觀信息化時代生態下，科學技術的進步，數字化成為了這個時代發展的主流，亦是PLC 技術發展的必然趨向，要基于自動化、計算機等技術應用，不斷提升其數字化水平，以此來進一步改善電氣設備運行的精準度、靈敏度，滿足電氣控制系統改造要求，為企業帶來更大的效益，為之可持續發展戰略目標實現鋪筑基礎。另外，在以往的電氣控制系統中，人工操作為主，自動化水平極其有限，整個運行過程耗時費力，且容易因人為因素影響而造成故障，是企業生產實踐中需解決的重點問題。而人工智能發展，則為上述問題提供了有效解決方案，是PLC技術發展的必然走向，要加強與5G 技術、物聯網技術、大數據技術、人工智能技術等尖端科技的互聯，以深度融合的方式，邁向更高層級的智能化控制。除卻上述這些，隨著PLC 技術日臻成熟，開始在各個工控領域大放光彩，為了確保其在提升電氣控制系統改造中的應用效果，應逐步修繕PLC 技術應用標準，導引其科學化、規范化、合理化發展，降低不規范操作觸發的故障，并充分依托高素質人才隊伍保障，提升應用管理水平，使得PLC 技術優勢得到進一步釋放，創造更大的效益。唯有PLC 技術不斷發展優化，才能更好地應用到電氣控制系統改造中。

4 結語

總而言之，PLC 技術在提升電氣控制系統改造中的應用十分重要和必要，呈現出了諸多方面的性能優勢，有力解決了傳統技術的不足，是提升電氣控制自動化甚至智能化水平的必然選擇，作為一項相對龐雜的系統化工程，具體實踐中應當做好整體方案設計，遵循科學的方法流程指導，逐步實現整個控制系統的再優化。希望學術界大家持續關注此類課題研究，善于從不同維度視角切入，結合實際情況，針對性地提出更多有效PLC 技術在提升電氣控制系統改造中的應用建議。