关于 PLC 技术在电气工程及其自动化控制中的应用探讨

引言

PLC 技术是以计算机微处理器技术为基础的，这一技术整合了计算机信息技术、自动化控制技术以及通信技术等优势，是一种具有很强通用性的可编程控制器。相对而言，PLC 内部系统微处理器有一定复杂性，在实际应用中，即使不了解微处理器，也可以有效对其进行应用。这是 PLC 技术得以广泛应用的重要原因。目前，PLC 技术在电气工程及其自动化控制中的应用也逐渐渗透，这一技术因为自身抗干扰性能突出，具有很强的自我诊断能力，所以能够有效提升电气控制系统的运行稳定性。

1 PLC 技术原理

PLC 技术的核心原理是数字运算操作系统，以可编程存储器为依托实现逻辑运算的存储与执行，发布各类指令，如顺序控制、定时以及计数等。在经过一系列的微处理之后，输出实际的指令给机器，控制其生产与运行过程。

2 PLC 技术在电气工程及其自动化控制中的应用

2.1 故障诊断

第一，执行机构运行状态诊断。在装配线上的重要执行机构周边部署多种类传感器，根据往期生产情况，逐一设定各项运行参数的上限值、下限值，实测数据超出上下限值后，初步判定执行机构工况异常情况。以发动机托盘状态监控方案为例，所有工位滚道进入端均部署传感器，检测发动机托盘进入过程中，托盘标准进入频率为 5s/个，托盘在 5s 内未顺利进入本工位时，接通报警线圈，发送报警信息，显示异常托盘所处位置。第二，开关信号量诊断。该条装配线结构极其复杂，需要部署大量操作按钮与传感器，生产过程中持续产生开关信号量，极易出现装置故障失效与信号遭受干扰问题。最终选择把全部开关信号直连 PLC 控制器输入端口，单个输出端口内存为 1 个地址，读取输入位状态值，并将其作为识别开关量故障信号的主要依据。简单来讲，PLC 控制器持续比对输入位正常状态值和实际状态值，两者一致时，判定电气设备工况正常，两者未保持一致时，则判定输入位元件故障、失效。第三，控制器本体诊断。PLC 控制器应具备自诊断程序，定期采集自检信号，信号异常表明控制器硬件结构或软件程序存在故障隐患，需要把报警信息提交给控制程序进行读取，判定故障性质。

2.2 开关量控制

（1）实现对开关量信号的有效连接，针对相关设备的开关量信号，如开关、按钮、传感器设备等，与PLC 开关量输入模块保持良好的连接关系。同时，对于开关量输入模块而言，其输入通道较多，各通道均可连接至某个开关，或者传感器，相关模块可以把开关量信号转化成数字信号，然后向 PLC 控制器传递。

（2）辅助于逻辑程序的编辑。在合理利用 PLC 编程软件的基础上，可通过编写的逻辑程序，对开关量信号进行处理，进一步将相对应的控制信号生成出来。对于其中的逻辑程序，可将特定控制逻辑及需求为依据进行编写，其中涉及逻辑运算、条件语句及控制语句等内容。此外，可结合开关量信号状态，利用逻辑程序执行电气工程自动化控制操作及决策。

（3）开关量信号监测。利用 PLC 技术，对连接的开关量输入模块进行持续监测，以此了解开关量信号状态变化情况。在某个开关被打开或者闭合的情况下，或传感器触发情况下，开关量输入模块可以将相关状态变化传递至PLC 的控制器中。

（4）逻辑控制执行。以逻辑程序执行情况为依据，PLC 可结合开关量信号状态，使相对应的控制信号有效生成。相关控制信号，既可以作为开关量输出信号，表示设备启动、暂停、调节等相关操作；又可经开关量输出模块，向外部设备或者控制系统连接。

（5）设备操作控制。经开关量输出信号，PLC 可对连接的设备操作情况进行控制。比如，如果输出信号显示“1”，则需对设备执行启动命令；如果输出信号显示“0”，则需对设备执行暂停运行命令。此外，PLC 能够和各类设备之间维持良好的连接关系，比如，和阀门、传送带以及电机等有效连接，以开关量信号状态为依据，执行相对应的控制操作等，进而保证电气工程自动化控制效果的提升。

2.3 系统远程升级

PLC 控制系统远程升级期间，云服务器向PLC 设备终端发送差分文件，以系统程序升级内容作为文件内容，工作人员仅需把差分文件合并至旧版本程序，即可在本地升级控制系统，并把信息反馈给云服务器端，远程验证系统程序升级过程是否准确无误。同时，为提高 PLC 控制系统升级过程稳定系数，应建立断点传续机制，正常工况下，云服务器把差分文件以数据块形式发送到 PLC 设备端，对数据块进行哈希值计算，对比云服务器和保存文件数值是否一致，通过验证后，把数据块存储至待升级区域，重复上述过程，直至数据块全部存储到 PLC 设备端。若中途数据库传输中断，等待传输恢复后，再重复检查存储器接收文件是否完整，PLC 设备继续完成升级过程，存储文件不完整时，则创建临时文件，把剩余数据块提交到临时文件内。

2.4 闭环控制

闭环控制，是以反馈原理为基础的一种有效控制方法，其将被控对象的输出量当作反馈信号，在和输入信号对比分析的基础上，起到控制调节的作用，这样能够使输出量随输入量改变而发生改变，进一步提升电气工程自动化控制效果。并且，基于电气工程各类控制系统当中，均可以利用基于PLC 的闭环控制方法，使控制稳定性、准确性得到有效保证。其中，PLC 编程及调试，为闭环控制目标实现的重要步骤。相关工作人员需以被控对象特性及需求为依据，对相对应的控制程序进行编写，在调试、优化处理的基础上，使控制程序的可靠性及准确性得到有效保证。此外，PLC对若干通信协议及接口支持，能和上位机、智能设备及其他 PLC 系统实现有效联网、通信。借助通信及联网，有助于电气工程自动化控制系统协同控制、远程监控、数据共享功能的实现，进一步使电气工程的自动化、智能化控制水平提高。

2.5 过程控制

过程控制主要针对温度、压力、流量等连续变化的工艺参数进行实时监测与调节，以保证生产系统始终运行在最优工况。PLC 技术在这一领域内凭借其强大的模拟量处理能力，基于高精度 I/O 模块，实现工艺参数的实时采集与数字化转换，并结合控制算法（PID 控制）输出调节指令来构建更加完整的闭环控制系统。这种基于实时数据反馈的智能调控方式，不仅可以大幅提升生产过程的稳定性和控制精度，更是让产品质量的一致性得到充分保障。

结语

综上所述，PLC 技术特点鲜明，编程简单、可靠性高，且抗干扰能力强等。在电气工程自动化控制领域，PLC 技术可发挥显著的作用。因此，需将PLC 技术合理利用到电气工程自动开关量、闭环、过程等控制过程，确保电气工程运行效率、可靠性及安全性的协同提升。

参考文献

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