PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用探究

濟南熱力集團有限公司 柏 強

1 PLC 技術的原理和優勢

1.1 原理

針對PLC 技術的原理可以簡單地概括為“順序掃描，持續循環”，具體過程能夠劃分為以下三個主要階段。

第一，輸入采樣。在實際運用PLC 技術時，需要高度關注的便是輸入采樣階段，其指的是PLC 本身可以借助掃描的形式合理地完成所有輸入狀態及有關信息的獲取工作，并將這些信息高效地存儲于I/O 映像區的一系列有關單元當中。

第二，程序執行。該階段PLC 控制器能夠持續地依照自上而下這一順序依次地有效地對用戶程序（梯形圖）開展掃描工作，以此保證其具備良好的可靠性以及邏輯性，同時能夠在固定文件中充分顯示數據的具體處理條件以及結果。

第三，輸出刷新。有效完成用戶程序方面的掃描工作之后，PLC 控制器可以直接進入到輸出刷新階段。對于該階段來講，PLC 系統當中的CPU 能夠憑借I/O 映像區當中的有關數據信息，合理地對一切輸出鎖存電路實施充分有效的更新，在此基礎上通過輸出電路達到有效驅動對應外設的目的。

1.2 優勢

第一，可靠性強。目前來看，PLC 技術對大規模集成電路技術進行了運用，同時其生產工藝也非常嚴格先進，對于內部電路方面也對更為先進的抗干擾技術進行了運用，所以其具備著極強的可靠性優勢。

第二，簡單易用。對于PLC 技術來講，其屬于一種通用工業生產領域的控制計算機，其內部結構如圖1所示，具備著接口容易以及編程語言易被相關技術人員進行理解和接受的優點。

圖1 PLC 內部結構示意圖

第三，體積小，能耗低?，F階段的PLC 控制器體積非常小，以超小型為例，其實際底部尺寸能夠達到100mm 以下，實際重量不足150g，而且功耗方面僅為數瓦[1]。

2 PLC 技術在電氣工程自動化控制中的應用

2.1 用于可編程程序控制

第一，提前做好勘查工作。在將PLC 技術運用于可編程程序控制時，作為技術人員應該提前落實好勘查活動，借助合理仔細的勘查來有效地摸清電氣工程所處區域的環境條件、一系列真實狀況等，以此確保自身能夠對電氣工程建設活動現場可能涉及的各類設備設施的具體運行狀況等做出充分把握。比如通常情況下電氣自動化控制中往往需要用到傳感器設備，對于此類設備的工作狀態，相關工作人員應該有細致地了解和把握，這樣能夠為PLC 技術的準確適當運用提供重要保障，從而提升PLC 技術運用的合理性、適宜性，以及有效性，切實增強PLC 運用方案編制的科學性。

第二，提前做好有關準備。作為相關技術人員應基于現場勘查活動，提前完成相關準備工作，比如要結合自動化控制的具體實現目標，對編程方面的各種要求做出深入的分析和判斷，除此之外，還需要秉持著嚴謹負責的態度打造一個完善適宜的PLC 運用方案，實現PLC 準確高效運用，從而更好地滿足自動化控制的具體要求，增強PLC 運用的有效性及可靠性。

第三，有關人員還應注意在自動化控制活動中有效運用PLC 技術時，應盡可能地將編程程序還有遠程控制做出充分融合，這樣能夠促使電氣工程領域的自動化控制更加具備良好的集成性，從而使得PLC 等有關技術手段能夠得到科學適宜的運用。

2.2 用于數據控制

第一，數據收集。借助PLC 技術相關工作人員能夠針對電氣設備合理地開展的相關識別程序的編寫工作，在此基礎上通過完成數據方面的分析、篩選還有整合處理工作，即可通過終端設備針對電氣自動化領域的各類數據展開科學采集，比如通常情況下PLC能夠切實依照編程內容遵循一定的掃描程序完成各類信息的高效識別，也可以通過掃描梯形圖等形式針對相關運行信息開展高效獲取。對于這些信息來講，其能夠在處理器的有效支持下，高效地在大量數據中順利完成關鍵信息的提取工作，從而完成數據信息采集方面的整個工作流程。第二，數據處理。目前來看PLC 技術的數據處理功能一般可以體現在以下幾點。

一是信號輸入。對于模擬量信號來講，需要借助定時器這種措施完成相關采樣周期的科學設定，結合實踐經驗來看，在采樣周期當中若實際實施了100次采樣操作，最終可能出現1次直接存入同等數量的雙字變量數據信息。

二是有效性檢測。假設技術人員將模擬量輸入的具體類型有效地設置為電壓信號5V，相應的電流信號為20mA，每一個信道能夠零點調整。若是輸入的數據量信號實際上明顯比儀表的零位低，對于這種情況來講，系統本身的輸入端此時或許出現了相應的故障現象。而這會導致輸入的數據不具備任何效用，那么此時PLC 設備便可以直接依照相應的出錯提示展開自動化的分析處理。

三是可以實施數字濾波操作。目前來看，PLC輸入端的系統內部安裝有相應的濾波器，此類設備發揮著消除或者是削弱高頻干擾的作用，但難以對低頻干擾做出有效調控。而通過對數字濾波進行合理運用，則可以對脈沖性等有關干擾開展濾波工作實際效果較為良好。一般情況下，可借助中間值濾波法來有效地規避脈沖。這一原理主要為將K 次采樣值中的相應最大值以及最小值進行去除，再將剩余的采樣值求取平均值，從而充當濾波值[2]。

2.3 用于遠程控制

通過與現代化網絡信息技術進行有機結合，能夠促使PLC 具備良好的遠程控制功能，再將其運用于電氣工程自動化控制中，可以進一步增強電氣工程自動化控制能力。目前來看，PLC 的遠程控制實現方法主要如下。

第一，選擇PLC 方面的驅動協議，打造變量映射PLC 相應的寄存器地址，由于PLC 本身為工業協議，所以必須借助變量將PLC 地址進行映射，以此轉變為相應的網絡通用協議?，F階段該協議已經轉為在相應的遠程控制終端當中進行內置，所以可以自動實現，通常情況下用戶僅需落實好變量以及PLC 寄存器地址方面的映射即可。

第二，將映射變量方面的程序有效地安裝在遠程終端當中，這樣遠程終端即可實現自動封閉運行，之后變量能夠實時地與PLC 寄存器之間進行數據信息交互，同時還可以自動同步到相應的云服務后臺。作為用戶僅需借助網頁、手機APP 或相應廠家自帶的OPC 通信軟件等來有效地對云服務器的變量進行讀寫，從而達到遠程控制以及讀寫PLC 寄存器的目的。

第三，對于遠程控制來講，可借助廠家配套的相應APP 來進行操作，也能夠借助廠家提供的付費云組態來有效地開發相應的個性化App，對于遠端組態而言，也能夠借助廠家對應OPCSEVER來有效地完成異地組態監控。作為用戶還能夠借助HTTPS 接口，通過JSON 當中的POST/GET，來有效開發屬于自身的控制平臺，以此達到高效遠程控制PLC 的目的，這樣即可在不分時間以及地域，并且電氣工程現場不需其他人員配合的狀態下完成電氣工程相關設備設施的高效管控。

2.4 用于模擬變量控制

現階段PLC 技術在電氣工程模擬變量控制中的應用，主要體現在對設備的溫度、速率以及壓強還有流速等一系列變量方面的數據檢測和模擬上，在實際運用過程中通常能夠通過PLC 直接將模擬量快速地轉變為相應的數字量。為了切實發揮此項技術的這一作用，相關廠家在實際生產制造電氣設備時，需要保證模擬量還有數字量兩者之間具備良好的匹配性，這樣可以便于PLC 技術將兩者進行高效轉換，從而可以進一步提升電氣設備本身對模擬量方面的精確度，有助于提高模擬控制成效[3]。

2.5 用于立體倉庫

目前，PLC 技術在立體倉庫（如圖2所示）中有著廣泛運用，一般情況下主要對其中的堆垛機、傳輸設備等開展調控工作，通過對此項技術的合理運用，能夠保證立體倉庫內部的一系列貨物實現高效存放和科學調配。

圖2 自動化立體倉庫

現階段一些物流企業在對立體倉庫開展管控活動時，便借助PLC 閉環控制這一形式來有效地對倉庫使用期間的一系列有關數據信息做出合理適當的編寫，此外旋轉編輯器還可以持續地提供反饋數據，對于PLC 來講，能夠對這些信息做出全面地收集、整理和分析，再將分析結果傳輸給計算機等有關設備來高效地對倉庫開展閉環控制工作。

2.6 用于閉環控制

對于閉環控制來講，其主要指的是對某個受控目標，通過PID 完成當下數據和一系列預設數據之間的分析比對活動，以此獲取到相應的數據差值，并及時地將這一分析結果直接反饋給輸入端與之有關的控制系統，同時持續地開展系統糾正活動。在電氣工程自動化控制系統當中，為了有效獲取這一功能，應該保證采集終端持續收集到的各類數據信息充分地傳輸至PLC 設備內部，比如在實踐當中，如果將溫度設定為需要進行檢測管控的目標，通常情況下可基于PID 指令充分地借助PLC 設備實現通斷方面的科學調控，在這種狀態下PID 方面發出的指令能夠持續地傳送模擬量信號，能夠用來對開關量方面的變化做出高效調控。因此，現階段在實際運用PLC 期間，大部分廠家都需要提前配備適用性較強的A/D 等相應轉換單元以此完成PLC 方面一系列模擬量的科學調控，具體實現方法如圖3所示，呈現出了良好的運用效果值得進行推廣和借鑒。

圖3 電機閉環控制示意圖

2.7 用于工業機器人

目前，PLC 在工業機器人中有著極為廣泛地運用。對于工業機器人來講，一般均帶有較多的I/O 通信接口，能夠有效地與PLC 的輸入、輸出進行連接。對于PLC 的控制器能夠連接各類執行裝置，如電磁閥、指示燈，以及蜂鳴器等的相應輸出信號，同時可以連接開關按鈕以及傳感器等方面的輸入信號。再將PLC 通過通信線有效地與觸摸屏進行連接，便能夠將PLC 的輸入以及輸出信號狀態全部顯示在觸摸屏上，進而達到監控以及控制的目的，這樣便可以促使工業機器人在實際生產活動中實現自動化控制。

2.8 用于機床電氣

機床電氣屬于生產制造活動的關鍵設備，其涉及的部件較多，比如車身結構、電氣操作系統以及液壓系統等。對于PLC 技術來講，其具備著數字控制以及掃描等功能，可以用來監控機床電氣設備的實際運行狀況，能夠自動化地分析判斷設備的實際運行情況，同時將關鍵數據傳送給相關技術人員，這樣技術人員便能夠借助這些數據開展及時有效的維修工作，比如更換舊部件以及磨損設備等，從而避免設備出現安全事故等問題。

綜上所述，對于PLC 技術而言，其屬于電氣工程自動化控制系統當中的一個核心內容，切實做好此項技術的運用工作，可助推電氣工程自動化控制實現高質量發展。