PLC技术在电气工程自动化控制中的应用
宋士文 宋健彰
摘要 电气工程的自动化控制技术是我国提高经济发展质量、提升工业实力的重要基础技术，PLC技术是自动化控制领域的核心技术之一，在顺序控制、开关控制等方面发挥着重要的作用，具有可靠、安全、稳定的优势，在电气工程的自动化控制领域有着深入且广泛的应用。本文围绕PLC技术与其在电气工程自动化控制中的应用，对其发展历程、核心控制技术、设计原则做了相应分析，并具体论述了PLC技术在顺序控制与开关量控制方面的应用。
关键词 PLC技術;电气工程;自动化控制
引言
随着工业生产水平与科学技术的不断发展，工业生产的控制系统逐步向计算机化、自动化方向转变。其中PLC技术是控制系统中的一项关键技术，可以实现控制闭环、控制开关质量和控制顺序的功能，对提升自动化控制水平，提高生产效率具有重要的意义，是自动化控制与生产的创新性技术之一。在自动化控制技术的不断更新优化的大背景下，PLC技术也不断得到完善，在未来会对智能系统的发展做出更大的贡献。
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PLC技术的发展历程
PLC技术全称为可编程逻辑控制器，开发者可以根据用户具体的需求对其进行编程，使其可以完成相应的逻辑控制任务，如数学运算、控制顺序、逻辑运算等工作。现阶段在工业中常用的控制技术主要包括本文中论述的PLC控制技术、继电器控制技术以及单片机控制技术，继电器控制技术的实现特点为通过硬接线的逻辑设计，由继电器来实现相关动作。单片机控制技术是通过单片机来实现相关动作，因为配置上一般都比较简单，所以实现的动作也有很大的约束。对比以上两者，PLC控制技术的实现原理是将与控制相关的逻辑保存在PLC中的内部储存器中，继而通过半导体电路进行控制。这样的结构使其可以完成更加复杂的动作，同时具有安全稳定的特点，非常适合应用在对鲁棒性要求很高的自动化工业制造中。
PLC技术由美国通用汽车公司于上世纪六十年代研发并投入生产，初期的PLC技术只能满足逻辑控制等简单的任务，这之后的发展中研究人员逐渐尝试加入了更多的控制功能，比如中断计数、高数技术、函数运算等高阶动作，同时随着应用的普及，其外观形态、造价成本等方面都发生了很多变化。PLC技术在工业应用中展现的强大生产力使其迅速被日本、德国等工业化制造强国所引入，随着我国向工业强国的目标不断迈进，PLC技术愈加受到我国相关研究学者的重视，虽然PLC技术引入我国较晚，同时研究成果与技术水平距离发达国家仍有一定差距，但相信在未来，我国的PLC技术的研究与应用会取得更加深入的进展。
2 PLC控制系统
2.1核心控制技术
完整的PLC控制系统共包括系统电源、系统接口、存储介质以及核心的中央处理器。同时开发者可以根据具体的需求添加额外的辅助设备。具体的PLC控制系统的部件功能为：系统电源为控制系统的器件提供电能，系统接口为控制系统与外部连接设备的输入输出连接处，储存介质为控制逻辑等数据信息提供储存功能，中央处理器的功能为数据信息进行分析处理，同时接收用户的指令与数据。
从软硬件角度讲，PLC控制系统又可以分为软件和硬件两部分，软件提供操作控制，硬件提供技术介质。PLC控制体系的工作流程与计算机有一些相似之处，首先由中央处理器自动地对数据或指令进行诊断分析，之后系统对网络信息进行处理，随后扫描分析用户的程序并通过系统接口对相关仪器进行控制，如果流程中某些部分出现错误，则回滚至中央处理器的诊断步骤重新开始。
2.2设计原则
PLC控制系统在设计流程中需要满足以下几点设计原则，首先，系统的设计需要满足系统用户的基本需求，满足其控制元器件与仪器的基本需求，保障系统的安全、可靠、稳定。其次要在满足以上要求的基本上，尽量控制系统的造价，减少生产成本并提高自动化生产效率。PLC控制系统还需要满足一定的扩展性，使其可以在后续的功能更新中可以进行重开发与升级，满足工业生产的需求。最后，PLC系统要保证其生产产品的质量品质与产品安全。
3 PLC在自动化控制的应用
在PLC技术发展伊始，其技术特点对电气工程的自动化控制来说并不存在很大的价值，电气工程的自动化控制需求也没有今日这般丰富且复杂。随着电气工程自动化控制技术以及PLC技术的不断成熟，二者不断尝试进行结合并取得了不错的效果，PLC技术不断提高电气工程的自动化控制水平，为其数字化发展做出了重要贡献。下面分别就控制顺序与控制开关量两个方面对其进行论述。
3.1控制顺序的应用
将PLC作为顺序控制器，控制顺序的应用占PLC的工业级应用的绝大多数，也是如今PLC技术应用于生产生活的最广泛最普遍的应用。比如在火力发电厂的应用场景中，其炉渣与飞灰的自动清理就是利用PLC作为流程顺序控制器实现的，因此PLC相关元器件的性能直接影响着整个自动化系统的性能与效率。为保证PLC技术在控制顺序方面发挥出最佳性能，需要在设计阶段就对其进行合理的设计与科学的布局，通常来讲对自动化控制系统的设计主要围绕以下三部分进行重点分析：主站层部分、现场传感部分以及远程控制部分。
3.2控制开关量的应用
PLC应用在电气工程的过程中，常常将其作为可编程储存器而应用于虚拟继电器的工作流程中，通常来讲，继电器在控制系统的通断时往往需要较长时间的反应，这也就意味着在系统的短路保护期间，PLC很难对系统通断进行有效地控制。在长时间的应用过程中PLC技术的这一不足收到研究人员的重视，也提出了相应的措施对该不足进行优化与改善，比如可以通过自动切换系统的方法，在一定程度上改变继电器反应时间长的缺点，进而提升整个系统的工作效率。
3.3 PLC技术的发展趋势
随着数字化技术在工业上的深入普及，PLC技术充分发挥可数字编程的优势，朝向网络数字化的方向迈进，PLC技术会拥有更加稳定更加先进的控制能力。
PLC技术也朝着加强抗干扰能力的方向不断发展，比如现阶段可以在系统中加入隔离变化器，实现屏蔽干扰的功能，或者在电源上引入LC滤波电路。随着工业控制领域不断发展，工业系统会变得更复杂更精细，对PLC技术的抗干扰能力提出了更高的要求。
结束语
PLC技术是工业生产中实现逻辑控制、开关控制的重要技术，PLC技术拥有着安全稳定等优点，随着新一代信息技术的革新，尤其是5G技术的应用普及，以数字化编程为核心优势的PLC技术会迎来新一轮的发展契机。
参考文献：
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