PLC技术在电力电气自动化系统中的控制分析

引言

PLC（Programmable Logic Controller）技术即可编程逻辑控制器技术，是一种电子系统应用技术，主要服务工业生产控制工作，具有数字化作业、可编程、灵活易用的基本特点，可以根据内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，在电力电气自动化系统中应用效果理想。在此背景下，分析PLC技术在电力电气自动化系统中的控制优势、方法，具有一定的现实意义。

1 PLC 技术概述

PLC 技术的本质是基于微处理器的可编程数字控制系统，其采用非易失性存储器存储用户程序，通过循环扫描执行机制实现包括逻辑运算、顺序控制、定时计数、算术处理等在内的多种控制功能，并借助数字与模拟I/O接口实现对工业设备及生产流程的精确控制。从系统架构来看，PLC 技术的突出优势主要体现在三个方面：其一，采用模块化设计理念，支持控制系统的灵活配置与功能扩展；其二，具备工业级电磁兼容性设计，保证在强电磁干扰等恶劣工况下的稳定运行；其三，基于多重冗余设计和故障自诊断机制实现控制系统的高可靠性。这些技术特性使 PLC 系统能够完全满足现代工业自动化对控制设备长期稳定运行的严苛要求，成为工业控制领域不可或缺的基础平台。

2 PLC 技术在电力电气自动化系统中的控制策略

2.1 电力负载智能分配管理

电力系统负载管理领域的 PLC 应用从简单的开关控制升级为基于负载特性和用电规律的智能配置系统，实现了电力资源的合理调配和平稳使用。工业企业的需量控制系统利用分布式 PLC 采集园区内各变电所和主要用电设备的电气参数，建立用电负荷模型并预测短期用电趋势。当总功率上升趋势可能导致超出合同需量时，中央控制器按照用电设备的重要性等级和耗电特性向各现场 PLC 发出负载削减指令，依次调整空调系统的运行参数、延迟大功率设备的启动时间或暂停非连续工艺的生产，在保障主要生产工艺正常运行的前提下平抑用电峰值，避免因超过最大需量限制而产生的高额电费支出，该控制策略在不影响生产任务完成的情况下平均降低电费支出12%以上。对于配有自备电厂的企业，PLC 系统还能够协调自发电量与外购电力的比例，根据负荷变化和电网电价制定最经济的发电计划和购电策略，实现内部微电网的经济运行。

2.2 强化通信支持

实际工作中，电力电气自动化系统可能需要面向多个终端设施提供控制服务，这意味着 PLC 技术也可能需要同步控制多台工作设备。然而设备的信息收集、传输是实时化的，多指令同步传输、交互可能产生互扰问题，为保证管控质量，可应用通信技术提供支持，借助控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network）技术发挥通信管理作用。PLC 作业模块所属的控制系统，可内置通信管理单元，该单元与计算机保持实时关联，置入或与 CAN 总线控制器进行连接。该连接是物理形式、实时持续的，以有线线路提供支持。所有来自不同管控目标的信息、所有来自计算机以及 PLC 控制模块的信息，均通过 CAN 总线系统进行现场信道配置，以不同信道进行异步发送（发送间隔应以毫秒计算），以降低不同信道在相同信道内传输产生的互扰问题。CAN 总线技术应用可以服务大范围内的电力电气自动化系统 PLC 逻辑控制，也可以在未来管控需要进一步扩大时，继续提供独立的作业信道，使PLC 技术的控制范围、服务效能得到稳定提升。

2.3 故障诊断

第一，专家系统。该系统基于专家知识，能利用存储于专家库中的知识、经验，推理和诊断故障，帮助相关人员快速锁定故障位置，提出故障排查和处理意见。第二，模糊逻辑。模糊逻辑应用了模糊集合论，能理解和处理不确定性和模糊性数据。工业电气控制方面，配备模糊控制器能够实时监控电气系统，将监控结果作为故障诊断的依据。第三，神经网络。神经网络是一种模仿人脑神经元工作的模型。为在故障诊断中发挥神经网络的作用，有关人员应综合已有的信息来设计神经网络，使该网络包含输入层、中间层和控制层。电气自动化控制时，神经网络可通过数据采集与分析来预测、分析故障，生成诊断报告。第四，遗传算法。工业故障诊断方面，很多时候需要利用遗传算法，这一算法具有智能化特征。从根本上看，遗传算法是一种模仿达尔文生物进化论的优化算法，可在选择、交叉、变异等过程中寻求最优解。为提高故障诊断结果的准确度，有关人员可将遗传算法与其他人工智能理论和技术相结合，如模糊理论、神经网络，构建诊断模型，在模型中分析、模拟。总体来看，传统的故障诊断方法耗时耗力，但人工智能下的故障诊断便捷、高效，结果准确，能够在诊断的过程中分析故障原因和位置，提出解决措施，缩短设备故障时间，提高故障解决效率。

2.4 模拟信号调控

在工业制造领域，模拟信号的调控至关重要。电流、电压、温度和压力等核心参数直接影响生产效率和产品质量。这些参数在生产现场常发生变化，其波动情况直接反映了生产设备的运行状况和工艺流程的稳定性。因此，对这些参数进行精确且及时的调控，对于保持生产流程的连续性和稳定性具有重要意义。在众多调控技术中，PLC（可编程逻辑控制器）技术凭借其出色的数据处理能力和高度的可编程性，成为调节关键参数的首选方案。PLC 不仅能够按照预设的逻辑程序进行自动化控制，还能够根据生产现场的实际需求进行灵活调整，从而实现对生产过程的精细化管理。然而，值得注意的是，PLC 在处理数字信号时更具优势，对模拟信号的调控则需要采取特殊措施。在实际操作中，技术人员通常先将模拟信号转换为数字信号，以便 PLC 能够高效处理。PLC在数字信号处理方面表现出色，能够执行包括基础数学运算、开方计算、插值分析以及浮点运算等在内的复杂任务，从而确保对模拟信号的精确调控。为了实现模拟信号与数字信号之间的顺利转换，PLC 系统配备了专业的模数转换模块。这些模块能够将现场采集的模拟信号转换为 PLC 可处理的数字信号，同时也能将 PLC 输出的数字信号转换为现场设备可接收的模拟信号。通过这种转换机制，PLC 能够实时采集、处理并输出模拟信号，从而实现对工业生产流程的精确控制。这种控制方式不仅显著提高了生产效率，还有效提升了产品质量。

结语

综上所述，PLC 技术在电力电气自动化系统中的应用优势突出，就其控制作用而言，该技术操作便捷、可迁移，且适用性广泛。PLC 技术在电力电气自动化系统中的应用显著改善了控制能力，降低了企业生产成本，提升了经济效益，未来工作中可继续予以重视和应用。

参考文献

[1]刘冰松.电气自动化技术在电力工程建设中的运用探析[J].仪器仪表用户，2025，32（01）：93-95+98.

[2]徐礼峰.电气自动化技术在生产运行电力系统中的运用分析[J].办公自动化，2024，29（21）：44-46.

[3]林蕴颖，顾晓峰.探究电气自动化技术在电力工业工程中的应用[J].中国高新科技，2024，（20）：96-98.