PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制

馮永濤，郗子瑞，李嘉鵬

（東北林業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱，150040）

0 引言

科學(xué)技術(shù)的變革促進(jìn)了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，不僅優(yōu)化了生產(chǎn)方式，也提升了生產(chǎn)效率和工藝水平。PLC技術(shù)的應(yīng)用讓自動(dòng)化控制更加成熟，讓電氣工程具備智能化和自動(dòng)化特點(diǎn)。在技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)全面分析PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，發(fā)揮這種技術(shù)的價(jià)值和作用。

1 關(guān)于PLC技術(shù)的概述

PLC技術(shù)屬于可展開的編程控制器，屬于融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)的先進(jìn)技術(shù)。在具體應(yīng)用中，能構(gòu)成自動(dòng)化控制器，提升電氣工程的自動(dòng)化程度。當(dāng)前的PLC技術(shù)發(fā)展速度較快，能結(jié)合用戶的要求進(jìn)行自動(dòng)化控制。根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的順序和命令，能完成控制任務(wù)。這種技術(shù)采用了邏輯控制運(yùn)算和梯形圖語言編程模式，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、機(jī)械設(shè)備智能化控制等，在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要地位。PLC技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)造有兩種模式：第一，模塊式結(jié)構(gòu)。包括控制模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、CPU控制主板、電源、I/O模塊等。第二，箱式結(jié)構(gòu)。這種模式下，主要包括主板、電池、控制面板。

2 PLC技術(shù)的特點(diǎn)

第一，應(yīng)用簡單便捷。在自動(dòng)化控制設(shè)備中應(yīng)用PLC技術(shù)，并不需要連接電氣設(shè)備和可編程控制器。不僅操作便捷，而且控制效果良好。PLC操作界面簡單明了，控制指令明確，所以操作人員能快速掌握操作方法，操作失誤率也比較低。可編程控制器能給出故障提示，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，能立即給出提示。這種模式下，包括較多的控制模塊，只需要更換出現(xiàn)故障問題的模塊，就能快速解決問題，并且恢復(fù)設(shè)備和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

第二，具有較高的可靠性。在自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用PLC技術(shù)，主要使用了集成電路，實(shí)際抗干擾能力比較強(qiáng)。不管是輸出單元和輸入單元，都有相對(duì)獨(dú)立的接口，因此硬件設(shè)備在運(yùn)行過程中的抗干擾能力比較強(qiáng)。同時(shí)，內(nèi)部電源使用了穩(wěn)壓和屏蔽等保護(hù)技術(shù)，可靠性也比較強(qiáng)。針對(duì)可編程控制器進(jìn)行防振處理、接地處理、密封處理，能使其適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，避免外部因素影響到控制器的正常運(yùn)行。

3 PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

3.1 在機(jī)床電氣中的應(yīng)用

對(duì)于電氣工程企業(yè)來說，機(jī)床電氣設(shè)備是加工生產(chǎn)的重要設(shè)施。機(jī)床電氣設(shè)備的零部件較多，包括機(jī)械主體結(jié)構(gòu)、電力運(yùn)行裝置和液壓裝置。在加工生產(chǎn)時(shí)，如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題和故障，不僅影響到生產(chǎn)進(jìn)度，浪費(fèi)了原材料，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)床停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在機(jī)床加工環(huán)節(jié)中應(yīng)用PLC技術(shù)，能提升控制效果。在以往的設(shè)備控制中，采用了以接觸器為主的控制方法。應(yīng)用了PLC技術(shù)的自動(dòng)化控制中，使用數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)器進(jìn)行控制，能只能控制機(jī)床電氣設(shè)備的停止時(shí)間、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長和開啟時(shí)間。利用這種方式，能保障機(jī)床設(shè)備的工作效率，同時(shí)顯著降低了機(jī)床故障的發(fā)生率。PLC技術(shù)有數(shù)字控制和掃描功能，能監(jiān)控機(jī)床電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中的狀態(tài)，分析設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，為技術(shù)人員傳遞關(guān)鍵數(shù)據(jù)。技術(shù)人員能借助相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，及時(shí)更換陳舊的零件和磨損的設(shè)備，避免設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重問題，進(jìn)而影響到企業(yè)的經(jīng)營生產(chǎn)。

3.2 在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用

在電氣生產(chǎn)和加工中，使用了較多的工業(yè)機(jī)器人，提升了機(jī)器設(shè)備維修、零部件加工和產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。在電器工業(yè)機(jī)器人中使用PLC技術(shù)，能發(fā)揮良好的效果。工業(yè)機(jī)器人的控制管理人員，能結(jié)合零部件、產(chǎn)品生產(chǎn)加工的需求，在PLC系統(tǒng)中輸入加工指令，讓工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)行。在加工生產(chǎn)過程中，技術(shù)人員使用監(jiān)控設(shè)備控制生產(chǎn)過程，在中央控制室實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)器設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，定期檢查電器工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)故障，能及時(shí)停止生產(chǎn)過程并且進(jìn)行維護(hù)，能保障產(chǎn)生生產(chǎn)效率和質(zhì)量。使用PLC系統(tǒng)，能快速定位出現(xiàn)故障的部位，利用修改運(yùn)行指令或者停止工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的方式進(jìn)行補(bǔ)救。

3.3 應(yīng)用于閉環(huán)控制中

在電氣工程的電機(jī)啟動(dòng)環(huán)節(jié)中應(yīng)用PLC技術(shù)，能保障機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、電力運(yùn)行和產(chǎn)品生產(chǎn)的順利進(jìn)行。PLC技術(shù)技術(shù)有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息和發(fā)布設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)指令的功能，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)啟動(dòng)的自動(dòng)化。對(duì)于電氣工程企業(yè)來說，使用基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)，能自動(dòng)化控制電流調(diào)節(jié)裝置、電力輸出和輸入裝置。電力工程工作人員在數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)器中輸入目標(biāo)指令，進(jìn)而控制電機(jī)啟動(dòng)，讓設(shè)備自動(dòng)完成閉環(huán)和開啟動(dòng)作。在閉環(huán)控制中應(yīng)用PLC技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)順序控制的目的，快速計(jì)算動(dòng)力泵的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長，結(jié)合計(jì)算結(jié)果來調(diào)整動(dòng)力泵的運(yùn)行狀態(tài)，選擇實(shí)用性較強(qiáng)和質(zhì)量較高的動(dòng)力泵。技術(shù)人員能使用手動(dòng)開啟和提前輸入運(yùn)行指令的控制模式，使用動(dòng)力泵機(jī)械裝置旁邊的電子屏幕進(jìn)行控制。

3.4 應(yīng)用于立體倉庫

當(dāng)前信息技術(shù)背景下，人們普遍通過網(wǎng)絡(luò)來購物，這促進(jìn)了跨區(qū)域物流服務(wù)和網(wǎng)上購物平臺(tái)的發(fā)展，為人們的生活和工作提供了便利，促進(jìn)了物流行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。在物流行業(yè)應(yīng)用PLC技術(shù)，能顯著是提升貨物的轉(zhuǎn)運(yùn)和分配速度，是物流行業(yè)信息化發(fā)展的重要基礎(chǔ)。立體倉庫的形式拓展了貨物的存儲(chǔ)空間，包括縱橫挪移式貨物存儲(chǔ)、圓形來回旋轉(zhuǎn)式貨物存儲(chǔ)、垂直式貨物存儲(chǔ)。在立體倉庫的控制環(huán)節(jié)中應(yīng)用PLC技術(shù)，能遠(yuǎn)程控制貨物運(yùn)輸，加快了在倉庫中擺放貨物的速度，降低了物流過程中的人力成本，有利于提升物流企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤。在使用PLC技術(shù)來管理和控制立體倉庫的過程中，能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)化控制，在設(shè)備中輸入運(yùn)行指令，系統(tǒng)能在規(guī)定時(shí)間向物流立體倉庫的設(shè)備發(fā)送停止運(yùn)行和運(yùn)轉(zhuǎn)的指令，這樣能提升立體倉庫電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，節(jié)省人力資源的投入。

3.5 邏輯運(yùn)算中的應(yīng)用

PLC技術(shù)有著控制效果好和操作簡單的特點(diǎn)，所以適合應(yīng)用于邏輯運(yùn)算中。邏輯運(yùn)算對(duì)邏輯清晰度和運(yùn)算準(zhǔn)確性的要求比較高，其中的信息編程數(shù)據(jù)比較重要，需要盡可能簡明扼要，不能有多余的操作。PLC技術(shù)有著簡潔的特點(diǎn)，利用這種新型計(jì)算機(jī)控制方法，能讓傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)變成簡單化，使用控制器進(jìn)行自動(dòng)化控制，結(jié)合PLC技術(shù)進(jìn)行邏輯計(jì)算。一方面降低了失誤率，另一方面提升了精度。PLC技術(shù)能進(jìn)行反復(fù)運(yùn)算，同時(shí)借助于自我檢測(cè)能力能進(jìn)行再運(yùn)算，進(jìn)一步分析和采集數(shù)據(jù)，能提升控制效果。

3.6 在控制順序中的應(yīng)用

在順序控制器中能應(yīng)用PLC技術(shù)，有著理想的效果。比如，在火力發(fā)電廠廣泛應(yīng)用了PLC技術(shù)，能有效清理火力發(fā)電廠的飛灰和爐渣，保障火電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。在控制過程中，可能受到多方面因素的影響，會(huì)降低生產(chǎn)效率。通過應(yīng)用PLC技術(shù)，能采用遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場傳感來提升控制效果。合理布置控制系統(tǒng)，優(yōu)化排列組合方式，能發(fā)揮PLC技術(shù)的作用和功能，保障順序控制的效果。此外，這種技術(shù)還能顯著降低順序控制的費(fèi)用成本，在使用方面有較強(qiáng)的靈活性。PLC設(shè)備能把模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化為正常信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

4 結(jié)論

在電氣工程自動(dòng)化控制中，PLC技術(shù)有著較大的應(yīng)用價(jià)值，能提升生產(chǎn)和加工效率。本文概述了PLC技術(shù)的特點(diǎn)，探討了PLC技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。利用PLC技術(shù)能滿足當(dāng)前集成生產(chǎn)和高效生產(chǎn)的需求，在閉環(huán)控制、數(shù)據(jù)處理和開關(guān)控制方面有著不可替代的作用。