電氣自動化工程中PLC的應用分析

摘要：電氣自動化工程在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，為生產(chǎn)過程提供了高效性、精確性和可控性。可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）可用于電氣自動化工程當中，對機器生產(chǎn)進行監(jiān)控及自動化控制。通過探討電氣自動化工程中使用PLC技術(shù)相較于其他技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢，探討使用PLC進行電氣設備控制時常見的問題及難點，并總結(jié)能夠優(yōu)化電氣自動化工程中PLC技術(shù)使用效果的有效策略。

關(guān)鍵詞：電氣自動化工程PLC技術(shù)機電設備控制自動化系統(tǒng)

AnalysisoftheApplicationofPLCinElectricalAutomationEngineering

WUQingdan

（ShandongHuamaiRonghuiInformationTechnologyCo.，Ltd.，Jinan，ShandongProvince，250101China）

Abstract：Electricalautomationengineeringplaysacrucialroleinmodernindustry，providingefficiency，accuracyandcontrollabilityfortheproductionprocess.AprogrammableLogicController（PLC）canbeusedinelectricalautomationengineeringtomonitorandautomaticallycontrolmachineproduction.ThisarticleexploresthetechnologicaladvantagesofthePLCtechnologyinelectricalautomationengineeringcomparedtoothertechnologies，exploresthecommonproblemsanddifficultiesofelectricalequipmentcontrolwithPLCs，andsummarizeseffectivestrategiestooptimizetheeffectofapplyingthePLCtechnology?;inelectricalautomationengineering.

KeyWords：Electricalautomationengineering;PLCtechnology;Mechanicalandelectricalequipmentcontrol;Automaticsystem

可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）作為一種核心技術(shù)，廣泛應用于各類工業(yè)控制系統(tǒng)，其不僅是一種控制設備，更是一種先進的工業(yè)自動化解決方案，通過編程實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的智能化控制。因此，PLC的不斷創(chuàng)新和發(fā)展將推動電氣自動化工程邁向更為智能、高效和可持續(xù)的方向，研究PLC在電氣自動化工程中的應用具有顯著的價值。

1電氣自動化工程中PLC的應用優(yōu)勢

1.1電氣自動化工程中PLC對比FCS的應用優(yōu)勢

PLC及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem，F(xiàn)CS）均可用于電氣自動化工程當中進行系統(tǒng)控制，但從兩種控制方式所適應的應用場景來看，PLC控制器在電氣自動化工程中的使用優(yōu)勢更為突出。首先，PLC系統(tǒng)通常更靈活，適用于各種不同規(guī)模和類型的自動化系統(tǒng)，其能夠處理離散的輸入和輸出，適用于邏輯控制、運動控制和過程控制等多種應用場景。例如：在制造業(yè)中，PLC廣泛用于生產(chǎn)線控制，其能夠協(xié)調(diào)和同步各個工作站的操作，控制機械臂、傳送帶、裝配線等，以確保生產(chǎn)過程的高效性和精確性。其次，PLC對實時性能有較好的支持，適用于需要快速響應和高精度控制的應用，而FCS支持分布式控制，可以方便地實現(xiàn)在不同地點分布的控制節(jié)點之間的信息傳遞和協(xié)作，但實時控制能力不及PLC。

1.2電氣自動化工程中PLC的應用優(yōu)勢

在電氣自動化工程中，PLC和分布式控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem，DCS）是兩種常見的控制系統(tǒng)，但從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)、實時性和分布式控制等來看，DCS在電氣自動化工程中的適應性稍遜一籌[1]。首先，PLC系統(tǒng)通常采用集中式控制架構(gòu)，適用于相對較小規(guī)模、離散型的控制系統(tǒng)。例如：在汽車制造業(yè)中，生產(chǎn)線上的機械控制和裝配任務通常使用PLC進行精確控制，每個工作站需要不同的控制邏輯，而PLC能夠以模塊化的方式進行編程和配置，適應靈活的生產(chǎn)需求，該優(yōu)勢是DCS所不具備的。所以，PLC的高度模塊化和可擴展性使得它成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中的理想選擇。

2電氣自動化工程中PLC的應用難點

在電氣自動化工程中，盡管可編程邏輯控制器PLC是一種靈活的自動化工具，但在應用中會面臨復雜的邏輯控制問題，控制系統(tǒng)往往需要處理多個變量，并且涉及復雜的控制算法，導致編寫和優(yōu)化這些復雜的算法需要深厚的工程經(jīng)驗，增加了電氣自動化工程中PLC的應用難度[2]。例如：在一些應用中，特別是需要高度同步和時序控制的系統(tǒng)，編寫正確的PLC邏輯控制程序會更加具有挑戰(zhàn)性。假設有一個高速包裝生產(chǎn)線，其中產(chǎn)品從生產(chǎn)階段通過傳送帶傳送到包裝階段。整個生產(chǎn)過程需要高度的同步和時序控制，以確保每個產(chǎn)品在正確的時間到達包裝站點，并按照特定的順序進行包裝。其中，生產(chǎn)線上的多個傳送帶需要同步運行，所以，編寫邏輯控制程序需要確保各個傳送帶的速度同步，并且在產(chǎn)品到達包裝站點時確保其位置的統(tǒng)一性，這就增加了PLC設計的難度。包裝機械需要按照精確的時序進行密封、切割、標記等操作，確保這些機械在正確的時間點執(zhí)行各自的任務需要有相應的處理單元協(xié)調(diào)控制，隨著生產(chǎn)線的延長，PLC控制的誤差率也會隨之提高。

3電氣自動化工程中PLC的應用表現(xiàn)

3.1PLC技術(shù)用于電氣自動化工程控制變頻器

PLC技術(shù)可以實現(xiàn)對變頻器的精確控制，通過調(diào)整電機的頻率和輸出功率，以滿足不同的生產(chǎn)需求，這使得該技術(shù)在電氣自動化工程中可以實現(xiàn)對電機運行狀態(tài)的精準調(diào)節(jié)，提高生產(chǎn)效率。如今，PLC技術(shù)與變頻器的結(jié)合在電氣自動化工程中得到了廣泛應用，從制造業(yè)到能源領(lǐng)域，PLC技術(shù)已經(jīng)成為自動化控制的關(guān)鍵組成部分，為電機和變頻器提供了可靠的控制手段。且隨著工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，PLC技術(shù)在電氣自動化中不斷創(chuàng)新和發(fā)展，現(xiàn)代PLC系統(tǒng)具備更強大的計算能力、更高的通信性能，支持更復雜的控制策略和集成更多的傳感器和執(zhí)行器[3]。如圖1所示，在使用PLC技術(shù)控制電氣自動化工程變頻器的同時，PLC輸出模塊負責生成控制信號，實現(xiàn)控制啟動、停止，以及電機的期望速度等指令，這些信號通過通信方式傳遞給連接的變頻器。因此，在電氣自動化工程中，通過PLC對變頻器進行智能控制，可以更好地匹配負載需求，減少不必要的能耗，進而實現(xiàn)設備能效的最優(yōu)化。

3.2PLC技術(shù)用于電氣自動化工程調(diào)控開關(guān)量

開關(guān)量的控制是PLC技術(shù)的使用功能之一，依靠可編程邏輯程序，電氣自動化工程當中可以使用PLC技術(shù)調(diào)控設備的開關(guān)量，這樣既能夠代替人工管理來調(diào)整自動化生產(chǎn)設備，也能夠保障設備操控的即時性[4]。首先，PLC可編輯邏輯控制依靠感知外部環(huán)境或設備狀態(tài)，收集通過傳感器及開關(guān)設備傳遞的設備信息，并整理離散信息來確定應當輸出怎樣的控制指令。其次，通過整合的離散信息，PLC系統(tǒng)通過配備的輸入模塊來采集外部輸入信號，并將輸入的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，傳遞給PLC中央處理單元輸出控制指令，在這一過程中，如果PLC的輸入模塊符合電氣自動化工程的需求，則轉(zhuǎn)出的數(shù)字信號誤差率可以控制在0.001％及以下，十分符合電氣自動化工程的需求。如表1所示，某電氣自動化作業(yè)當中采用DI輸入模塊，用于控制設備開關(guān)狀態(tài)、按鈕狀態(tài)及傳感器輸出，對于開關(guān)的控制能夠保障無誤差、高精度，顯著提高中央控制系統(tǒng)自動化設備的控制效率。

3.3PLC技術(shù)用于電氣設備參數(shù)監(jiān)測與控制

PLC系統(tǒng)支持多種通信協(xié)議，能夠與其他設備、系統(tǒng)進行無縫集成，實現(xiàn)設備之間的協(xié)同工作，因此在電氣設備參數(shù)監(jiān)測與控制中，PLC能夠根據(jù)監(jiān)測到的參數(shù)值進行精確的控制，以滿足特定的工作要求，提高自動化控制效率[5]。例如：某單位將PLC技術(shù)用于操作系統(tǒng)，對汽車裝配線進行參數(shù)檢測與控制。首先，PLC控制系統(tǒng)調(diào)度傳感器設備測量車身尺寸、零部件安裝位置、螺栓固力矩、輪胎壓力等，將獲取的傳感參數(shù)經(jīng)過模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對比預先設定的有關(guān)車輛零件裝配的目標值，通過控制算法獲取實際參數(shù)與設定值之間的差異。其次，根據(jù)算法輸出的結(jié)果，零件裝配器將重新調(diào)整裝配時間及零部件的裝配位置，調(diào)度裝配線上各設備的運行參數(shù)，繼而完成各個零部件的裝配。

3.4PLC技術(shù)用于電氣設備順序控制

基于PLC技術(shù)的電氣設備順序控制，使當前電氣自動化生產(chǎn)中的設備能夠減少人工干預，提高生產(chǎn)線的自動化水平[6]。以PLC技術(shù)應用于電鍍生產(chǎn)的電氣設備順序控制為例，如表2所示，PLC系統(tǒng)通過設定電鍍生產(chǎn)中有關(guān)電流強度、鍍層時間等初始參數(shù)，為控制系統(tǒng)的運行提供控制條件。在完成初始化的情況下，生產(chǎn)線中的零件根據(jù)處理時間、電鍍種類等進行分類，并由PLC控制系統(tǒng)控制傳送帶將零件移動至電鍍區(qū)，以及將每一處電鍍槽的液位控制在合理的工作范圍之內(nèi)。其次，PLC系統(tǒng)根據(jù)電鍍生產(chǎn)的流程指令，逐一根據(jù)加熱參數(shù)、電流參數(shù)、電鍍時間參數(shù)等設定值，控制裝配設備進行電鍍生產(chǎn)，并在完成生產(chǎn)后，根據(jù)原始模件來對比生產(chǎn)原件，確保無誤后指揮傳送帶進行零件下料及卸載。

4結(jié)語

總的來說，在電氣自動化工程中，PLC以其卓越的性能和靈活的應用性質(zhì)，為工業(yè)自動化注入了新的活力。而未來PLC歷經(jīng)不斷演變，能夠更加注重智能化、網(wǎng)絡化和故障診斷能力的提升。所以，在電氣自動化工程的發(fā)展過程中，應不斷關(guān)注新技術(shù)的涌現(xiàn)，靈活應用PLC來促進產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，通過不斷的研究和實踐，為工業(yè)界創(chuàng)造更為智能、高效和可持續(xù)的未來。

參考文獻

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