浅析PLC技术在电气工程的应用

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摘要：本文首先介绍了plc技术的应用原理。其次，分析了目前电气工程自动化控制中存在的问题。最后，针对这些问题，分析基于PLC技术的应用，优化电气工程自动化控制的方式，以推进我国电气工程事业的发展。

关键词：PLC技术；电气工程；自动化控制；智能化

1PLC技术的应用原理

PLC的全称为可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）[1]。从技术本质上来看，PLC是一种可编程的存储器，这种存储器通过预设的存储程序，按照一定的运算逻辑，对数据的顺序进行调整与控制。执行定时、计数、计算、发出指令等操作，并通过数据分析方式，对各种类型的生产机械进行控制[2]。如图1所述。从设备类型上看，PLC是一套电子系统装置，其装置核心是数字化的计算系统，通过微机系统与机电接触控制系统的配合，有效对工业现场的机械进行自动化的控制。从目前PLC技术的发展成果来看，PLC技术的核心就是控制技术，它的控制效果由中央处理器、存储介质、电源、输入输出口这四个关键部分组成[3]。与传统控制技术相比，PLC技术的突出特点有：（1）接线简单。PLC作为一个整体系统，只用电源与数据传输线与外界相连，避免了由于接线复杂给人员操作带来的困难。（2）可靠性高。PLC系统运行的安全性能较高，整体运行表现比较稳定。（3）功耗低。PLC系统的组成元件较为简单，运行中需要的能源供应量较少。（4）通用性强。PLC技术可以广泛应用各种电气工程自动控制过程中，具有较高的适配性。（5）灵活性强。PLC编程人员不需要学习专门的计算机语言知识，就能对PLC系统进行维修，操作简单。（6）自动识别性能强。PLC带有扫描功能，能够自动识别最终输出的数据结构的完整性，将数据结构完整的传输到执行机构之中，及时检索有缺陷的数据。

2电气工程自动化控制中存在的问题

电气工程的自动化控制系统，经过近十年的发展，已经成为了专业化程度较高、操作技术较为规范的现代化生产技术。但是，信息化技术的发展变化速度非常快，目前的电气工程自动化控制并没有完全适应这种发展，因而出现了一些问题。第一，目前电气工程自动化控制的顺序仍然比较混乱，自动化控制系统在运行过程中，受到的外力阻拦与系统限制比较多，这对电气工程生产效率的提高产生了很大影响。第二，目前的电气工程自动控制系统，在进行通断控制的过程中，需要的缓冲时间较长，这段时间系统可能会发生短路的现象，造成继电器发生损伤，影响电气工程的控制效果。第三，目前的电气工程控制系统，抗干扰的性能较差，尤其是在电波干扰的环境中，运行状况很不稳定，经常会出现指令执行错误、系统反应速度减慢等现象。第四，目前的PLC技术设计单位与使用单位之间，还存在一定的信息不对等，很多设计单位没有及时了解到使用单位的需求，了解信息技术市场的发展变化，导致设计出的PLC系统适用性不强。

3优化电气工程自动化控制应用的方式

3.1进行差异化的PLC设计。随着智慧城市的建设，电气工程自动化控制已经成为了多种工业生产线的基础工程。不同产业的产品结构、技术要求、能源消耗、人员配合情况不通，因而，在电气工程自动化控制的优化过程中，要利用PLC技术，发展差异化的自动化控制，以增强PLC技术的市场适应能力，助推智慧工业系统的发展。下面，以几个实际的生产过程为例，探讨PLC技术在电气工程自动化中的应用：3.1.1火力发电厂电气工程。火电厂的能源消耗较大，生产环境温度较高，不适应人工手动操作，对电气工程自动化技术的要求高。从实际应用情况来看，PLC技术已经广泛应用在了目前的火力发电厂建设中。（1）火力发电厂的炉渣清理。PLC技术的微处理器，能够自动执行程序编写人员的炉渣清理程序，按照炉渣位置确定——运输器械选择——运输路线选择——目标运输地点确定的方式，执行编程人员的炉渣清理逻辑，对清理的顺序进行严格的控制。PLC技术可以根据内置的排列组合分析算法，自动选择最优的工作方式，实现做好的自动化控制效果。（2）火力发电厂的飞灰清理。飞灰问题也是火力发电厂生产面临的主要问题之一。PLC技术通过现场传感——远程控制——主战层划分三个阶段，对电气工程设备进行自动化控制，保障清理过程的规范性。3.1.2仓储物流电气工程。PLC技术在立体仓库的建设中，发挥着明显的作用。目前，电子商务是我国工业与商业发展的一个重要方向。2018年，天猫双十一的交易额超过了2000亿元，派送包裹超过十亿个，大部分双十一期间的包裹在一个星期之内，就完成了打包——收件——出仓——派送的过程，运送到了消费者手中。这样的成就离不开PLC技术在仓储物流电气工程自动化控制中的应用。例如，湖南省菜鸟驿站的物流仓库，已经利用PLC技术，对仓库货物的堆垛、选择、分发、中转实现了自动化控制，物流仓库基本实现了闭环式的立体分拣。菜鸟驿站的技术人员，在十月初，就对仓库的PLC系统进行了设置，通过对数据运算逻辑的编写与合理化的参数设置，保障堆垛机等设备能够准确接受旋转编码器发出的指令，并在规定的时间内对指令做出响应。这种优化方式不仅提升了仓库输入输出的效率，也提高了运输分拣的自动化与智能化程度，缩减了派件时间的同时，也提高了派件的准确性。3.1.3机床加工电气工程。机床加工是我国机械制造业的基础技术，PLC技术在机床加工电气工程自动控制中的应用，明显的提高了机床自动化加工的精密程度。（1）机床加工电力工程中的PLC技术自动控制：机床生产车间利用PLC技术，替代了传统的接触器设备，对机床设备进行自动化的电力控制。在使用过程中，自动控制机床的电压、电流和电力损耗，并在使用后，及时对机床实行断电保护，提高了机床的使用寿命，减少了机床设备发生故障的概率。（2）机床加工机械工程中的PLC技术自动控制：机床生产车间利用PLC技术，对机床设备的运行状况进行实时监督。配合现场传感设备、远程控制设备等，收集机床设备运行中的异常数据，对异常设备进行及时的维修与处理。（3）机床加工液压工程中的PLC技术自动控制：这种应用一定程度上，提高了机床设备对外界干扰的抵抗性，减少了机床车间的电力损耗。3.2优化PLC技术在开关量上的应用。PLC技术在进行自动化控制时，是以可编程存储器的形式，参与到电气工程虚拟继电器的运行当中的。因而，PLC技术对电气工程开关量的要求较高。优化PLC技术在开关量上的应用，一方面，要加强短路保护的范围与强度。在电气工程继电器中加装智能电流感应装置、智能电压控制装置、断电保护装置等，提高断路保护期间，继电器运行的稳定性，增强PLC技术应用的稳定性。另一方面，优化PLC技术的硬件设备，利用当前智能电网的发展成果，将PLC技术与电气工程的自动切换系统相结合，满足自动化控制系统的转换需求，提升当前PLC系统的运行反应速度，实现PLC技术在电气工程开关量上的优化运用。3.3优化PLC技术在控制顺序上的应用PLC技术的主要功能之一，就是优化电气工程自动化控制的控制顺序，保障电气工程设备在科学合理、运行有序的状态下运行。目前工业生产涉及到的电气设备种类不断增多，设备的智能性与集成性不断增强，工业生产的流程也越来越复杂。为了适应这种时展要求，电气工程自动化控制中的PLC技术应用，要注意：（1）加强智能传感在PLC技术顺序控制中的作用。充分利用工业互联网与智能制造的发展成果，在原有的PLC系统组件中加装智能传感设备，加强PLC系统对现场生产状况的了解，方便存储程序编写人员与系统维护人员，根据现场的情况对PLC技术进行调整。（2）加强远程控制在PLC技术顺序控制中的作用。利用物联网技术、无线通信技术、云计算技术，对电气工程自动化控制系统中的各个控制部分进行优化，重新制定组合的逻辑，使之适应生产中的实际状况。3.4提高PLC技术的抗干扰新性能。抗干扰性能始终是限制PLC技术发展的一个重要问题，改善这一点，加强PLC技术在电气工程自动控制中的应用，需要进行以下尝试：首先，立足实践，重视工业市场的发展需求，组织技术专家对现有的PLC技术干扰问题进行讨论，加强政府研究机构、高校研究课题组、企业研究部门、社会研究组织之间的联系，探讨现有的PLC技术实践案例，加强对有科研实力的研究团队的经费与技术支持。其次，加强对现有PLC技术人员的培训与指导，引导技术人员在实践中，对优化PLC技术抗干扰性能进行探索。最后，PLC系统设计人员，要加强与PLC技术使用单位之间的联系，在实践案例中发现造成干扰的系统弊端与漏洞，进行有针对性的技术升级。

参考文献

[1]王宪华.基于PLC技术在电气工程自动化控制中的应用分析[J].科技创新与应用,2019(05):151-152.

[2]任少伟,杨传民,孟祥飞.基于PLC的全自动给袋式包装机称量控制系统研究[J].包装工程,2019,40(03):162-168.

[3]骆亮.基于电气工程及其自动化技术下的电力系统自动化发展分析[J].科技风,2019(04):85.

作者:鲍日洋 单位:东北林业大学