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PLC技术在电气工程自动化控制中的应用研究
石岩 韩书皓 张方杰

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石岩 韩书皓 张方杰 ,. PLC技术在电气工程自动化控制中的应用研究[J]. 中国电气工程,2024.8. DOI:10.12721/ccn.2024.157064.
摘要: 随着时代的发展,整体技术的提高,PLC技术在自动化控制领域得到广泛应用,PLC控制模式逐渐取代了手动控制、定时控制等落后控制方式,有利于改善电气设备的运行条件,预防电气故障的发生,提高工程综合效益。为进一步发挥PLC技术的优势,需深入探究PLC技术,并将其科学应用在电气工程及其自动化控制系统中,保障电气控制成效,推动电气领域的迅速发展。
关键词: PLC技术;电气工程自动化控制;应用研究
DOI:10.12721/ccn.2024.157064
基金资助:

引言

PLC是电力系统中不可缺少的一环。可编程控制器具有效率高、安全可靠、操作简便等优点使其适用面十分广阔。该方法适用于工业自动化,航空航天,交通运输,医学仪器等多种电子设备的控制。PLC在上述行业中的运用,不仅能有效地提高企业的生产率、减少企业的成本,而且能有效地改善企业的产品品质,保证企业的安全。另外,PLC还可以与人工智能,物联网等其他技术相融合。将两者有机地组合在一起,可以使PLC控制系统更加高效、灵活。因此,开展电力系统自动控制系统在电力系统中的应用研究,是一项十分重要的课题。

1PLC技术的应用价值

基于继电控制技术理论的可编程控制器就是PLC,最早应用于20世纪20年代汽车制造行业,随着技术发展与完善,PLC技术功能愈发多元,控制能力也更加全面,因而被广泛应用于工业生产设施中,依托于智能化操作,满足各类型生产生活环境,提高工作效率。

2PLC技术在电气工程自动化控制中的应用研究

2.1程序控制的设计

在实现程序控制设计的过程中,我们需要创建组织块和控制块两个模块。组织块是操作系统和用户程序之间的接口,它通过操作系统来调用,并对循环和驱动模块进行控制。循环程序是PLC中程序执行的主要类型,意味着主程序的每个环节都可以调用组织块,而组织块中的用户程序也可以循环执行。其中,功能块具有能够满足自身编程需求的组,并且属于动态显示子程序。它们可以通过组织块来进行调用。在程序循环执行的过程中,每执行一次,显示位就会增加1。当显示位大于8时,我们会给它赋初值0,然后实现动态显示子程序的循环调用,这样就能够实现数据的动态循环扫描。

2.2在控制开关当中的应用

PLC在电力系统的自动控制领域得到了很大的发展,尤其是在电力系统的控制交换机方面。采用PLC对电力装置进行数字化控制,使其工作更加稳定、可靠。PLC采用模块化的结构,既便于维修,又便于管理,又能在不改变原有结构的情况下,随时替换各个模块。另外,PLC还具备了自诊断与故障探测的能力,能够在发生问题的时候,及时发现并汇报给维修人员,使维修人员能够快速地做出反应。PLC应用于电力系统中,能有效地对电力系统进行自动监控,从而大大地改善了企业的经济效益。PLC能按照预先设定的逻辑与规律,进行开关,调节电气设备的温、压等多种功能。

2.3闭环控制

闭环控制也称为模拟量控制,是现代电气工程中最为常见的PLC控制方式。提前在PLC系统内设定各项电气运行参数的标准值和允许偏差值,包括电压、电流、温度、速度等。后续在电气系统运行期间,通过传感器等末端感知装置,持续采集现场监测信号,把监测信号转换为数字量后,对比检查各项电气参数的实测值与标准值,二者偏差较大时向工作人员发送提醒与纠偏运行参数,二者偏差程度超出规定限值后,PLC装置立即采取处置措施,包括切除电源、切除故障设备等,避免造成电气设备烧毁、线路绝缘失效、电气火灾等严重损失。目前来看,并非全部PLC装置都具备模拟量闭环功能,在硬件设备选型期间,工作人员必须做好PLC装置选型工作,优先配备大型机或是中型机,如果配备小型机,必须核实装置使用功能是否满足电气控制需求。

2.4应用领域与场景

基于PLC技术的电气工程自动化控制设计在工业生产、楼宇自动化、交通信号灯控制等领域得到广泛应用。在工业生产线中,PLC技术可以实现对生产线各设备的精确控制,提高生产效率和品质。例如,在汽车生产线上,PLC控制系统可以对冲压、焊接、喷涂等环节进行实时监控,实现自动化生产。在楼宇自动化领域,PLC技术可以实现对电梯、照明、空调、安防等系统的智能控制。例如,通过PLC技术,可以实现对电梯的运行状态监控、安全防护和楼层控制,提高楼宇的使用安全性和舒适度。在交通信号灯控制中,PLC技术可以实现对路口信号灯的智能控制,提高道路通行效率和安全性。例如,通过PLC技术,可以实现信号灯的定时控制、车流量监测、交通优先等控制策略。

2.5预防性维护

预防性维护是通过分析设备的运行数据和状态来提前预测设备的维护需求,以防止突发故障和减少停机时间,从而提高了电气工程的可靠性和效率。预防性维护依赖于PLC技术实时监测设备的运行数据。PLC系统可以持续记录设备的工作参数、传感器数据和运行状态。这些数据可以包括温度、振动、电流、压力等多个方面的信息。通过对这些数据进行实时分析和比对,系统可以识别出潜在的问题和趋势。基于数据分析,系统可以识别出设备的特定零部件的磨损情况、寿命预测以及维护周期等信息。这些预测信息可用于生成维护计划,确定何时需要执行维护操作。这种预测性维护的方法可以最大程度地减少突发故障的发生,避免了非计划停机和生产中断。一旦系统识别出维护需求,它可以发送通知给维护团队,同时提供详细的维护指南和步骤。维护人员可以根据系统提供的信息和建议来执行维护任务,从而确保维护操作的准确性和高效性。预防性维护通过降低突发故障和提前维护,减少了停机时间。这对于关键设备和生产线尤为重要,因为它们的停机可能导致生产延误和生产损失。通过提前识别和解决问题,PLC技术为电气工程提供了更高的可靠性和生产连续性。

2.6顺序控制应用

系统运行耗时越长,意味着其能量消耗越大,这是电气自动化控制的基本常识。在实际生产时,能量消耗越多,则能获得的经济效益越低,不利于工业快速进步。所以,优化升级自动化系统势在必行,这就要从强化系统的顺序控制入手。PLC技术的应用,能够有效控制好电气自动化系统,削弱能量消耗,增加经济效益。顺序控制的有序运营,必须科学发挥PLC技术优势,合理应用这一技术。在传统顺序控制当中,存在灵敏度低、有序性差等问题,这需要在后续得到改善。应用PLC技术的时候,要强化控制系统的功能性和实用性,促进全流程优化升级。在PLC顺序控制时,应该强化继电器硬件顺序、计算机顺序和逻辑电路顺序。通过这些保障措施,可以正常平稳地运用顺序控制系统,切实提高系统整体运行速率和灵活程度。

2.7云计算

将PLC技术与云计算相结合是电气工程领域的一项革命性进展。这一整合将电气工程系统与云端数据存储和处理能力相连接,为电气工程带来了更强大的数据管理和分析功能,从而实现了更高效的系统优化。PLC技术与云计算的结合提高了数据的可用性和可访问性。传感器、设备和控制系统生成的大量数据可以实时传输到云端进行存储和备份。这意味着工程师和操作人员可以随时随地通过互联网访问数据,监测系统状态,并做出实时决策。无论是在现场还是远程,用户都可以轻松获得关键信息,这有助于提高电气工程的响应速度和决策效率。

结语

为建设高品质电气工程,切实满足日益增长的电气工程建设需要。工作人员必须提高对PLC技术的重视,认识到技术的应用价值,结合工程情况与实际控制要求,选择顺序控制、闭环控制等PLC控制方式,积极落实拓展应用场景、抗干扰改造、电气设备智能升级三项策略,提高电气系统的运行效率。

参考文献

[1]何亚福,李留现,路续.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用[J].锻压装备与制造技术,2023,58(04):83-84.

[2]梁耀光.PLC技术在电气工程自动化控制中的应用[J].装备制造技术,2023(06):215-218+241.

[3]肖海乐,张晓丽.PLC技术在电气工程及其自动化控制系统中的应用[J].机电产品开发与创新,2023,36(03):146-149.

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