PLC技术在电气工程自动化控制中的应用

引言

随着工业智能化进程加速，电气工程自动化控制对精准性、稳定性和智能化水平提出更高要求。传统控制方式存在操作复杂、灵活性差、故障响应慢等问题，难以满足现代电气系统多样化需求。PLC 技术作为一种成熟的自动化控制技术，以其可靠性高、编程简便、扩展性强等优势，成为电气工程自动化控制的关键技术 。

一、PLC 技术与电气工程自动化控制基础理论

1.1 PLC 技术概述

PLC 即可编程逻辑控制器，是一种专为工业环境设计的数字运算操作电子系统。自20 世纪 60 年代末诞生以来，PLC 经历了从简单逻辑控制到复杂综合控制的演变。早期 PLC 仅能实现继电器逻辑控制功能，随着微电子技术、计算机技术的发展，现代PLC 已具备数据处理、通信联网、模拟量控制等多种功能，广泛应用于工业自动化、电力、交通等领域。PLC 的基本结构由中央处理单元（CPU）、存储器、输入 / 输出接口、电源模块和编程设备组成。CPU 作为核心部件，负责执行用户程序、处理输入输出数据；存储器用于存储系统程序、用户程序和运行数据；输入 / 输出接口实现 PLC 与外部设备的信号连接；电源模块为各部件提供稳定电源。

1.2 电气工程自动化控制的概念与特点

电气工程自动化控制是以电气技术为基础，融合计算机技术、自动控制技术、网络通信技术等，实现对电气系统运行状态监测、控制和优化的技术体系。该技术通过自动化设备和系统，替代人工操作，提升电气系统运行的精准性与效率 。特点主要体现在三个方面：高度集成化，将发电、输电、配电、用电等环节整合，实现全流程自动化管理。实时性强，通过传感器和通信网络，快速采集和处理电气参数，确保系统响应及时。

1.3 PLC 技术应用于电气工程自动化控制的理论基础

PLC 技术应用于电气工程自动化控制具有坚实的理论支撑。自动控制理论为 PLC实现闭环控制提供了方法，通过 PID 控制算法，PLC 可对温度、压力、流量等模拟量进行精确调节，维持系统稳定运行。计算机技术则是 PLC 的技术基石，其数据处理、存储和逻辑运算能力，使 PLC 能够执行复杂的控制程序。通信理论支持 PLC 与其他设备、系统间的数据交互，实现远程监控与分布式控制。可靠性理论指导 PLC 的硬件设计与软件编程，提升系统抗干扰能力和容错性。

二、PLC 技术在电气工程自动化控制中的具体应用场景

2.1 在工业生产自动化控制中的应用

PLC 是工业生产中实现自动化控制最核心的技术之一，在汽车生产线中，PLC 能精准地控制机械手的运行轨迹和动作顺序完成对汽车零部件的焊接、组装等工作，通过事先编程好的程序，PLC 可以配合不同工位上机械手之间的相互协作和配合完成相应的工作，使得各个环节紧密连接起来，提高生产效率和产品的质量；在食品加工行业，PLC可以控制生产线上的物料传送、温度控制、包装等步骤，PLC 还可以起到生产装置故障诊断和维护保养的提醒作用，可以通过监测生产设备的实时运行参数来提早发现问题及隐患，节约设备停止时间。

2.2 在电力系统中的应用

采用 PLC 技术应用于电力系统能够实现电力系统中的断路器、隔离开关等的控制，还可以进行电力系统中各部分的电压、电流、功率等测量。据此 PLC 对电力系统进行状态监控，在发生故障状况时及时进行故障隔离与系统自恢复，确保电力系统中的电网安全、平稳运行。在电力系统的电力调度和负荷控制中的应用中，PLC 根据各个发电厂的当前的用电情况，输出合理的发电功率，将电能更合理地进行输送和分配。

2.3 在智能建筑中的应用

PLC 技术被应用到智能建筑中电气设备自动化控制的各个方面，如照明系统的自动化控制，通过利用 PLC 对环境的光亮程度及是否有人进行感应，自动调整灯光的明暗以及开关状态。再比如，对电梯的使用与管理、监控，由PLC 对电梯进行调度，根据电梯的楼层呼叫信号合理分配电梯使用，减少等待人员等候的时间，实时监控电梯的运行状况，如速度、门的开启与关闭状况等，一旦发现电梯发生了故障，便可以立即启动报警器，并将信号传递给工作人员，及时安排人员进行处理，保障乘客的安全。

三、PLC 技术应用于电气工程自动化控制的优势与效益

3.1 提升控制精度与稳定性

PLC 技术通过准确的逻辑运算与数据处理，在电气工程自动化控制中提高了控制精度和控制稳定性，对于工业生产精密加工过程可以准确控制设备参数。如对于机床等设备在精密加工过程中的进给量、切削深度等，通过程序预置和传感器采集数据进行精确控制，加工零件尺寸控制以及表面精度均可控制在微米级，大大提高了加工精度。对于电力系统电压的调控，根据电压传感器测取的电压数值，PLC 能迅速对变压器分接头位置或无功补偿装置的投切进行调整，将电压控制在一个适当且稳定的范围，避免由于电压幅值不稳定引起的电气设备安全事故和设备损坏。

3.2 增强系统灵活性与扩展性

PLC 技术为电气工程自动化控制系统赋予了强大的灵活性与扩展性。其模块化设计允许用户根据实际需求，自由组合输入 / 输出模块、通信模块等硬件设备。PLC 支持多种编程语言，如梯形图、语句表等，编程人员可根据项目特点和自身习惯选择合适的语言进行程序编写，方便程序的修改与调试。在智能建筑的电气控制系统中，随着建筑功能的变化或设备的更新，利用 PLC 的灵活性，能够轻松调整照明、空调、电梯等系统的控制策略，满足不同场景下的使用需求。3.3 降低人工操作强度与成本

PLC 技术的应用极大地降低了电气工程自动化控制中的人工操作强度与成本。在传统的电气控制系统中，许多操作需要人工手动完成，不仅劳动强度大，而且效率低下。而 PLC 实现了自动化控制，可替代人工完成大量重复性、规律性的工作。从成本角度来看，虽然初期 PLC 系统的硬件和编程投入相对较高，但长期使用过程中，由于减少了人工干预，降低了人力成本。PLC 的高可靠性减少了设备故障频率，降低了维修成本和停机损失。

结语

PLC 技术凭借高可靠性、强扩展性等优势，深度革新了电气工程自动化控制模式，在多领域显著提升系统运行效率与稳定性，降低人力成本与故障风险。随着工业智能化深入发展，未来需进一步推动 PLC 与人工智能、物联网等技术融合，攻克兼容性、智能化升级难题，持续挖掘其在电气自动化控制中的潜力，为行业高质量发展注入持久动力。

参考文献

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[2]王瑞，俞孙泽，常田.电子技术在电气工程自动化控制中的应用[J].数字技术与应用，2024，42（11）：238-240.