PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用

PLC技術具有很多優勢，其中比較典型的就是容量大和反應快，不僅拓展了電氣工程自動控制系統的整體功能，而且顯著提高了系統運行的準確性和穩定性。所以，電氣工程自動化控制系統與PLC技術的完美結合，有效滿足了用戶的使用要求，而且極大地拓寬了電氣工程自控化控制系統的應用范圍，具有一定的實效意義。
1 PLC技術概述
傳統的控制技術有計算機控制、單片機控制和繼電器控制等，這些控制方式都存在自身的缺陷問題，如計算機控制系統雖然功能強大，但只適用于室內工作，使用條件受到限制；單片機控制可實現的功能相對比較簡單；繼電器控制的使用壽命較短且能耗大。對此，為了攻克傳統的控制難題，PLC技術應運而生，并且以其強大的穩定性和功能性迅速地得到廣泛應用[1]。
PLC，即可編程邏輯控制器，該技術以計算機技術為基礎，融合了計算機控制技術的精密復雜性，對工業數據進行模擬和編程，實現了工業上的智能控制。PLC系統的功能強大，其存儲器內部可以執行邏輯運算、順序等特定的操作，其邏輯關系代替了原來的連接導線，結構相對簡單但豐富了系統功能，同時PLC對于電機和器械的控制主要是通過inlet和outlet相關的模擬量和數字量，這種操作能夠減少來自外界的干擾，適用于復雜的工作環境中。
PLC的控制系統主要由硬件和軟件兩部分構成。其中，硬件部分是指二極管、開關等電氣元件，而軟件部分是技術人員根據系統功能要求編寫的包含各種邏輯關系的軟件。PLC的硬件和軟件都是可以被改變的，可以根據現場應用情況隨時對軟件進行程序的修改，也可以對此進行硬件的更換，以滿足工業上多樣化的使用要求。PLC技術主要通過采樣、執行和輸出這三個階段來實現控制。采樣階段，待輸入數據以脈沖信號被讀取，可編程邏輯控制器通過掃描數據進行采樣并儲存。執行階段，PLC通過自上而下的掃描使其按照特定的順序和路線進行操作，進而得出正確的運算結果，以便判斷分析該命令是否需要執行。輸出階段，PLC系統的中央處理器根據輸入數據的狀態進行相應的輸出信號，并完成相應的指令。
2 PLC在電氣自動控制系統中的應用
2.1開關量的邏輯控制
開關量的邏輯控制，是PLC技術應用最廣泛的領域。PLC技術內部的可編程存儲器作為一種虛擬繼電器取代傳統的繼電器形式，具有極強的控制開關量的能力。同時，由于PLC技術可以連接網絡，其控制點數基本可以無限擴大，而且它內部的邏輯關系比較強大，能夠對任何邏輯關系作出相應的控制[2]。
2.2模擬量的控制
在工業生產中，遇到最多的變量就是電流、電壓、溫度和壓力等，這些變量在實際的生產過程中是不斷變化的，因此需要進行相應的控制。PLC對于模擬量的控制，一般都需要將模擬量轉化成數字量進行處理，這是因為PLC對于數字量的處理功能相對比較強大，不僅能夠對數字進行加減乘除這些基礎運算，還可以進行開方、插值和浮點等高級運算。所以，PLC系統中對模擬量進行控制時，一般需要配有模擬量和數字量的轉換單元，即A/D、D/A單元。A/D單元是將外電路傳遞過來的模擬量轉換成數字量，D/A單元是將PLC系統的數字量轉換成相應的模擬量，進而傳遞給外電路進行控制。PLC對于模擬量的控制的典型特點是它可以同時控制開關量，其功能遠遠超過其他控制方式。
2.3數字量的控制
由于PLC技術是以計算機技術為支撐，所以可以實現對數字量的處理和控制。PLC技術對數字量控制是參照數字控制技術的原理，基于PLC系統能夠接收和輸出脈沖的功能和數字處理運算的能力，再加上配套的傳感器裝置。所以，對PLC系統進行配套的單元配置就可以實現對數字量的控制。
2.4數據采集
PLC系統具有龐大的數據存儲區，其采集方式也是多種多樣的。它可以采用計數器進行脈沖數據采集，也可以采用A/D單元進行模擬量采集，采集的數據都可以在存儲區自動存儲，同時，PLC系統可以與計算機和打印機等外接設備相連接，利用計算機進行更加系統精準的數據分析和處理，并通過打印機進行打印，以書面形式呈遞給相關工作人員。
2.5監控
PLC系統的內部元器件相對較多，必然存在大量的自檢信號，所以能夠實現對自身工作的監控，有助于各個系統有條不紊地運行。除此之外，PLC系統還能對控制對象進行監控，當控制對象不能按設定值完成動作任務時便進行報警等處理，方便工作人員及時發現問題，解決問題[3]。
2.6聯網、通訊
當今的工業發展更加智能化和集成化，而PLC技術的聯網通訊功能正好滿足了這一使用需求。PLC技術不僅能夠實現PLC與PLC之間的聯網通訊，而且可以與計算機、儀表等裝置進行通訊，方便了系統之間信息的交換傳遞，
3 PLC自動控制技術在電氣自動控制中的應用狀況
3.1交通領域
在交通領域應用電氣自動控制技術，主要表現在對于交通信號燈的控制。例如，當某段道路上出現交通事故等突發狀況時，容易發生交通堵塞，這時候監控系統能夠捕捉到這些路況信息。如果引入PLC自動控制技術，則通過該技術就可以把這些路況信息傳遞到相關部門的設備上，然后通過邏輯控制來實現對交通信號燈的控制。整個操作系統都是自動完成的，不需要人為參與[4]。所以，將PLC技術應用在交通領域，可以隨時保障路段的通暢，同時，交通信號燈根據路況的實時情況進行調整，從一定程度上減少了交通事故的發生，使人們的出行變得更加順暢，更加安全。
3.2電梯控制系統
電梯廣泛應用在高層建筑上，是人們日常生活必不可少的工具。電梯的變量主要指額定載重量和運行速度等，這些變量作為輸入信號是隨機出現的，其電梯控制系統需要根據這些輸入信號進行相應的執行命令。PLC自動控制技術的引入，使得電梯控制系統能夠根據輸入信號，利用PLC系統自身的軟件程序對輸入信號進行邏輯運算，然后發出輸出指令，對電梯的拖動系統進行調整。PLC自動控制技術使得電梯控制系統穩定性較強，運行速度快，同時便于電梯的維修，延長電梯的使用壽命。
3.3數控領域
數控領域對于PLC自動控制技術的應用主要體現在兩方面。一方面，PLC自動控制技術能夠實現對機床的運行軌跡的設定，確保機床按照設定的控制程序穩定運行，減少人為操作導致的失誤，提高產品質量[5]。另一方面，PLC系統自身能夠對軟件進行編程設計，以便于根據機床的運行狀況進行調整編輯，進而保證數控系統的準確性。
3.4空調領域
PLC自動控制技術的一個典型優勢就在于能夠避免外界因素的干擾，按照自身的程序設定執行并控制。而PLC自動控制技術在空調領域的應用恰好就是利用了這個特點。例如，在中央空調的電氣控制系統中，使用PLC技術進行控制能夠保證空調最大時間范圍內保持在最佳的工作狀態，顯著提高空調的運行效率。同時，也能根據用戶的使用要求進行系統設置操作，讓用戶有更好的空調體驗。
4 結語
隨著我國工業的不斷發展進步，各行各業都對電氣自動化控制加大了重視程度。PLC自動控制技術以其穩定的性能和可靠的操作而備受關注，并被廣泛應用。PLC技術在電氣自動化控制系統中的應用，提高了整個系統的應用性能，優化了企業的資源配置結構，極大地推動了我國電氣工程行業的發展，使其朝著智能化、集成化、開放化的方向逐步發展。當然，根據現階段PLC技術的應用情況，該技術仍然存在一些不足，這就需要不斷吸收融合其他先進技術的優勢，并根據實際應用經驗進行調整創新，最大程度上滿足工業的發展需求。