工业信息化下数字技术在工业电气自动化中的应用研究
王虎岭
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王虎岭,. 工业信息化下数字技术在工业电气自动化中的应用研究[J]. 中国电气工程,2024.1. DOI:10.12721/ccn.2024.157006.
摘要: 随着工业信息化的迅速进展,数字技术在工业电气自动化控制领域的角色逐渐凸显。特别是,可编程逻辑控制器(PLC)作为专用于工业自动化控制系统的数字电子设备,具备高度灵活性和可编程性,已成为广泛采用的自动化控制解决方案之一。本研究旨在深入探讨PLC在工业电气自动化控制中的现实应用情况,并探讨其在工业生产中的必要性和重要性。此外,我们将介绍PLC在工业电气自动化控制领域的应用路径。通过深入了解PLC的应用现状和其优势,相关从业者能够更好地把握数字技术在工业电气自动化领域的发展趋势,为企业提供最适合的控制解决方案,从而提高生产效率、优化产品质量,并实现智能化和可持续发展的战略目标。
关键词: 工业信息;数字技术;PL;电气;自动化;控制
DOI:10.12721/ccn.2024.157006
基金资助:

引 言:

在工业领域,数字技术的快速演进以及工业信息化的不断推进,为工业电气自动化控制带来了全新的机遇和挑战。在这个背景下,可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)作为一项重要的数字技术,其在工业电气自动化控制中的应用范围日益广泛。PLC通过其可编程的逻辑功能和接口,实现了对工业过程的自动化控制和监测,为企业提供了高效、可靠和灵活的生产控制解决方案。

本文旨在进行深入的研究,以探索数字技术PLC在工业信息化环境下的应用现状,以全面了解其在工业电气自动化控制中的实际应用情况。我们将通过搜集和分析相关文献和案例研究,特别关注PLC技术在不同工业领域的应用领域和具体应用场景。通过对已有应用现状的综合分析,旨在揭示PLC技术的发展趋势和应用前景,为工业自动化控制的优化与创新提供理论和实践上的支持。

1工业信息化下数字技术PLC的应用现状研究

在工业领域,可编程逻辑控制器(PLC)作为一种数字电子设备,专用于工业自动化控制系统,具备通过可编程逻辑功能和接口实现工业过程的自动化控制和监控的关键功能。典型的PLC控制系统包括PLC控制器、输入模块、输出模块、传感器、执行器和人机界面等组成部分。PLC控制器是核心,通过读取输入信号、执行预设的逻辑程序,实现对工业设备、机械和工艺的控制,其逻辑程序使用专用编程语言,如梯形图、功能块图或结构化文本语言。PLC技术广泛应用于制造业、能源、交通运输和建筑等多个领域,包括流水线控制、机器人控制、电力系统监控、交通信号灯和楼宇自动化系统等。此外,PLC技术可提高生产效率和产品质量,减少人工错误,提高产品一致性和质量,并具备实时监控和故障诊断功能,提高设备可靠性。随着信息技术的发展,现代PLC系统还具备与计算机网络连接、远程监控和其他数字技术集成等功能,为智能制造和工业信息化领域提供广泛的应用前景。

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图1 PLC基本结构

2 PLC在工业电气自动化控制中的必要性与重要性

首先,PLC是专门设计用于工业过程控制和监控的计算机系统,具备卓越的自动化控制能力。它能够高效、精确和可靠地控制工业设备、生产线和工艺流程,包括但不限于开关控制、运动控制和传感器数据处理。

其次,PLC系统具备卓越的灵活性和可编程性,允许根据不同的需求进行定制和调整。通过编写和修改PLC程序,能够迅速适应不同的工艺和生产要求,从而提高灵活性和适应性。

另外,PLC系统经过严格的设计和测试,确保在恶劣的工业生产环境下仍然能够保持稳定性和可靠性。它能够抵御电磁干扰、温度变化和震动等不利因素的影响,确保工业生产过程的连续性和可控性。

此外,PLC系统具备卓越的数据采集和处理能力,能够实时监测工艺参数、生产数据和设备状态。这为智能化和数据驱动的生产管理提供了有力支持,高效地处理大量数据,提供准确的反馈和决策支持。

最后,PLC系统具备便捷的故障诊断和维护特性。通过报警和自检功能,能够快速检测和解决故障。此外,PLC系统还支持远程监控和维护,可以通过网络连接进行远程访问和控制,从而减少停机时间和维修成本。这些特点集成在PLC系统中,对工业电气自动化控制产生了积极而深远的影响。

3 PLC在工业电气自动化控制中应用路径研究

工业电气自动化控制是一种综合的方法,运用电气和自动化技术,对工业生产中的设备、机械和工艺进行全面的自动化控制和管理。它通过采用电气元件、传感器、执行器、控制器和计算机等技术手段,实现对工业过程的智能监测、精确控制和高效优化。其主要目标在于提高生产效率、削减生产成本、优化产品质量,并确保生产环境的安全性。在工业电气自动化控制中,电气技术负责供电和电路连接,用以实现设备的电气操控,而自动化技术则涵盖控制系统的设计和实施,包括数据采集、决策制定和实时控制,以实现对工业过程的自动化监管和调整。工业电气自动化控制广泛应用于多个工业领域,如制造业、能源、交通运输、化工和电力等,以控制各种设备和工艺流程,实现自动化、调度和优化。通过采用电气自动化控制技术,企业能够提高生产效率、降低劳动力成本、减少人为失误、提升产品质量、确保生产安全,实现生产过程的智能化和可持续发展。PLC在工业电气自动化控制中的应用路径包括以下几个关键步骤:

(1)需求分析:通过详尽了解企业的生产流程、工艺要求和控制需求,与相关部门和人员进行充分沟通,明确PLC在工业电气自动化控制中的具体应用目标和需求。

(2)系统设计:基于需求分析,进行系统设计。包括硬件组成的确定,例如选择适用的PLC型号和模块,以及I/O设备、传感器和执行器的连接方式。同时,还需进行软件设计,编写PLC程序和控制逻辑,定义输入输出变量和相关功能模块。

(3)硬件安装与配置:根据系统设计,进行PLC硬件的安装,将PLC模块安装到机柜或控制盘中,连接各种输入输出设备,如传感器、执行器、按钮和指示灯等。同时,进行电源和通信线路的连接。

(4)软件编程与调试:基于系统设计,编写PLC程序,并进行调试和测试。设置输入输出逻辑、时序控制和报警处理等,以确保PLC程序的正确性和稳定性。

(5)联调工作:完成PLC系统的软硬件集成和联调工作,将PLC系统与其他自动化设备和系统进行联接,确保整个系统的协同工作和实现自动化控制功能。

(6)运行监测与优化:定期实时监测和分析PLC系统的运行状态、工艺参数和生产数据,发现问题和优化潜力,并及时采取措施进行调整和改进,以提高系统性能。

(7)维护与升级:定期进行PLC系统的维护,包括对硬件的检查、清洁、紧固和备件更换。同时,对软件进行升级和优化,以适应生产需求的变化和技术的更新。

4 结语

综上所述,工业信息化快速发展,数字技术在工业电气自动化中的应用日益显著。本研究重点研究了工业信息化背景下数字技术在工业电气自动化中的应用。研究结果表明,PLC(可编程逻辑控制器)作为高度灵活和可编程的数字电子设备,在工业自动化中扮演关键角色。PLC应用可实现生产过程的自动化控制和监测,提高效率、优化品质,并实现智能化和可持续发展。PLC技术具备多项优势,包括自动化控制、灵活性、可编程性、可靠性、数据处理、故障诊断和维护便利。工业电气自动化控制中PLC的应用包括需求分析、系统设计、硬件配置、软件编程、联调、监测与优化、维护与升级等关键步骤。深入研究PLC技术的应用现状和未来趋势有助于相关从业人员更好地把握数字技术在工业电气自动化领域的发展方向,为企业提供适用的控制解决方案,进一步提升生产效率和产品品质,实现智能化和可持续发展。

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参考文献:

[1] 李仁.无功补偿技术在电气自动化系统中的应用研究[J].精密制造与自动化,2020(4):36-37.

[2] 宣峰,石新龙.基于PLC的采摘机械手电气自动化技术研究[J].农机化研究,2021,43(9):145-148.

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