PLC技术在电气仪表自动化控制中的应用探究

前言

电气仪表可实时对工业参数进行监测与反馈，诸如温度、压力和电流这般，自动化控制凭借参数达成流程精准管控，PLC 技术借助其稳定的逻辑处理属性，已成为提升电气仪表控制效率的核心辅助技术。

一、PLC 技术的优势

这种通讯模式跟低压电网基础设置高度契合，且不必额外铺设线路，采用借助现有的线路复用手段实现资源高效运用，通过 PLC 技术还能达成算法的多种叠加，使电气仪表控制设备的数据处理量大幅提高，能很好地适应多样的生产情形，当碰到信号干扰时，它具有可靠的抗干扰能力，与现有的控制装置相比，其整体结构更简洁，现场实施阶段时间成本较低，可快速开启控制作业，进而提升电气仪表的智能控制能力。

二、PLC 技术在电气仪表自动化控制中的应用

(-) ) 数据获取

1.数据连接方式

在数据采集这一层面，电气仪表和 PLC 连接有模拟量、数字量两种输入形式，采用模拟量输出的检测仪器，例如温度传感器、压力传感器等，大多把 4～20mA 电流或者0~10V 电压作为输出信号。

2.采集数据类型与原理

PLC 能够采集多种电气仪表的数据，拿电压电流数据采集来说，对于电压测量值，电压信号从仪表输出接入 PLC 模拟量采集模块后，模拟量输入模块先对其进行分压、滤波等基础调理，接着用模数转换器（ADC）将电压信号从模拟变成数字；在电流参数方面，模拟量输入模块利用精密电阻把电流信号转变为电压信号，然后开展后续处理。

3.数据处理方法

在数据收集阶段，为提高数据收集的可靠性，PLC 需开展数据收集后的处理工作，其中滤波是最基本的操作。采用一阶低通滤波策略，将当前测量值和之前的滤波输出按比例系数加权平均，能够有效平滑高频噪声，这是处理数据时利用滤波法去除采集环节噪声的做法，数据转换环节在处理中占据核心地位，模拟信号采集后要转化为真实物理量数值，当进行 4 至20 毫安范围的信号采集时，假设数字量采集结果是 N，像压力这种被测物理量的测量范围处于 Pmin 至 Pmax，运用公式能够把采集的数字量转换为实际的压力值，Nmin 对应 4mA 信号，Nmax 对应 20mA 信号的数字量。

控制逻辑执行

1.基于逻辑运算实现控制

利用PLC 自带的逻辑运算体系，实现对电气仪表的控制操作，最基础的逻辑运算可以归纳成与、或、非三种情况，对于电气照明装置的控制部分，配置了A 和 B 两个开关，灯具点亮的逻辑是开关 A 和 B 必须同时闭合，通过 PLC 的逻辑运算能够达成这个要求，将开关A、B 的触点信号分别连接到 PLC 的输入模块，在程序当中使用与逻辑指令对这两个输入信号进行逻辑判定，要是运算输出为真值，输出点导通继电器电路进而实现照明，除了基础的逻辑运算，PLC 具备处理组合逻辑运算的本领。

2.常规控制任务执行流程

就控制设备开关而言，在水泵起停调控的这个阶段，利用液位检测装置跟踪水箱水位的变化状况。传感装置收集信号并输入到PLC 对应的接点，要是水位低于预先设定的下限，输入信号传至 PLC 后进行逻辑运算，通过输出信号操控水泵继电器的开闭，实现水泵自动启动抽水，等水位升至预设上限，传感装置信号产生变动，PLC 模块开展新的计算，产生电信号让水泵停止[1]。

拿空调温度管控举例说明参数控制，温度传感器把采集的室内温度数值传输到PLC。模拟量数据采集模块帮助 PLC 采集温度并和预设参数匹配校验，若当前温度没达到设定标准，调节加热模块使温度上扬；要是当前温度超过预设阈值，PLC 完成逻辑判断后驱动空调制冷装置，调整制冷强度让温度下降。

3.复杂控制逻辑应用机制

在顺序控制这一块，借助顺序功能图（SFC），PLC 可实现复杂的顺序控制效能，就如在自动化生产线上。产品加工要按先后次序完成各工序、物资运输、加工处理和质量把控等环节，SFC 通过步序划分法对生产流程分段处理，每个步序对应特定动作，PLC依据流程切换条件逐步达成操作目标，步序切换时，能调控相应电气仪表，加工操作时，保证加工设备参数稳定，还利用电气仪表实时监测设备运行状态，在联锁逻辑控制中，PLC 整合多组电气仪表检测信号进行逻辑控制，保障系统安全运行，以化工工艺操作来说，要建立反应釜温度、压力等参数的联锁控制体系，防范反应釜潜在危险[2]。

(三) 故障诊断

1.故障信号监测途径

PLC 系统利用硬件监测与软件分析相结合的途径检测电气仪表故障信号，从硬件监测这一块来看，可编程逻辑控制器输入 O 模块集成了硬件状态的基础检测功能，可查看输入信号是否超出预设范围，若输入信号高于上限或者低于下限，这类异常通常是传感器故障或者接线方面的问题引起的，数字量输入模块能够检测输入信号电平是否正常，正常工作时输入信号应为高电平，若信号长期处于低电平，可认定是开关损坏或者线路短接所致。

2.故障诊断方法

以电气设备内电流检测为例，讲解运用预设逻辑进行故障检测，若设定当电流瞬间值飙升至额定值的 150% ，要是持续时间超过 10 秒，就认定为过载故障，PLC 会实时跟踪电流参数的采集情况，一旦这个判定规则被触发，就判定出现过载故障，在状态监测支持的故障诊断体系里，PLC 先对电气仪表的正常运行状态构建模型，然后把实时采集的状态参数和预设模型对比，以此判断是否存在故障[3]。

3.诊断结果反馈与处理策略

若 PLC 判断电气仪表出现差错，将运用多种方式上报仪表故障的诊断结果，主要实现路径是采用声光协同作业。当班人员会被报警装置激活的警示信号所警示，PLC可实时记录故障信息，数据既可以在 PLC 自身的存储介质中缓存，又能通过通讯接口传至上位机，系统会准确记录故障的时间点、所属类型以及关联仪表参数，让维修人员能更轻松地排除故障。

结语

PLC 技术在电气仪表自动化控制里起着极其关键的作用，依靠高效采集数据、精准落实逻辑控制以及准确诊断故障情况，实现自动化系统的高效管理与支配，往后需要不断优化技术响应速度及集成能力，以此推动电气仪表智能控制水平逐步升级。

参考文献

[1] 张桐硕.PLC 技术在电气仪表自动化控制中的应用研究[J]. 仪器仪表用户,2024,31(05):47-49.

[2]伍志刚,贾晓思,沈涛.自动化控制技术在电气仪表中的应用浅析[J].中国高新科技,2024,(07):121-122+128.

[3] 何 添 .PLC 技 术 在 电 气 仪 表 自 动 化 控 制 中 的 应 用 研 究 [J]. 家 电 维修,2024,(03):110-112.