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摘 要：在电气工程自动化控制的发展过程中，PLC技术具有重要的应用价值，是实现远程自动化控制的基础。本文首先对PLC技术进行简单介绍，进而探讨其应用要点，包括PLC技术在电气工程中的应用原理和应用条件等。在此基础上，研究应用PLC技术实现电气工程自动化控制的具体方法。
关键词：电气工程；控制系统；PLC技术
中图分类号：TM921.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0031-02
前 言
社会经济的快速发展使电气工程数量与规模不断增加，传统的电气工程控制系统对人的依赖性较强，整体工作效率偏低，难以满足现代化电气工程的建设需要。在此情况下，PLC技术在电气工程控制领域的应用受到的广泛关注，利用其可编程存储器和良好的接口性能，可以有效提高电气工程的自动化控制水平。因此，有必要对PLC技术在电气工程控制系统中的应用进行分析。
1 PLC技术概述
PLC技术即可编程逻辑控制器，利用可编程存储器和存储在期中的运算程序，可以实现逻辑运算、定时、技术、顺序控制等功能。PLC技术可以通过数字或模拟控制方式，对电气工程中的各种机械设备、系统进行控制，从而满足电气工程自动化控制的需要。PLC技术的数据处理能力强大，而且具有较好的接口性能和抗干扰能力，在电气工程领域的应用十分广泛。PLC技术最早被应用于美国汽车制造领域，早在20世纪80年代时，PLC技术在控制功能上已经较为完善，能够执行多种复杂运算。PLC技术的研究和发展对现代工业的发展有重要影响，是提升工业生产质量及生产效率的主要因素[1]。
2 PLC技术在电气工程中的应用要点
2.1 PLC技术应用原理
PLC技术的主要应用方向是电气系统自动化控制。从PLC控制系统组成情况来看，主要包括电源、存储介质、中央处理器、输入输出接口等。在实际工作中，PLC技术能够根据用户需要，进行工作参数设置，并利用一些必须的外部设备，实现对电气设备的自动监测和控制。PLC控制系统的应用原理具体体现在以下几个方面：①电源的作用，电源是整个PLC系统中的基础元件，与其他系统中的电源设备营养，负责为系统功能，维持设备运行；②存储介质，负责对信息数据和程序进行存储，在用户使用过程中，需要根据实际使用情况，添加或删减数据资料，从而提高系统的工作效率；③中央处理器，负责对用户的输入数据和指令进行分析处理，执行系统的逻辑运算、顺序控制等功能，是系统的核心部分，直接影响着PLC控制系统的运行效率；④输入和输出接口，作为与外界连接的部分，对整个系统功能的发挥有重要影响，需要实现对外部设备数据的接受和指令的传递，也对系统运行效率有直接影响[2]。PLC系统组成原理如图1所示。
2.2 PLC技术应用条件
在PLC技术的应用过程中，需要注意以下几方面问题：①优化工作环境，PLC技术对其应用环境有较高要求，良好的工作条件可以确保系统的正常运行，相反，在恶劣工况下，将会导致系统控制失效。一般情况下，PLC系统要工作在温度0～55℃，湿度小于85%的工作条件下。在安装时，应避开周围的高散热元件，同时确保环境具有良好的通风条件。如果环境的电源干扰较强，需要安装隔离变压器设备，同时应远离易腐蚀和易燃气体；②强化系统抗干扰能力，在PLC系统的运行过程中，为确保系统运行安全，需要具备较强的抗干扰能力，比如使用带屏蔽层的隔离变压器对电源进行处理，或在电源输入端口处串联一个LC滤波电路等。在设置接地点时，各个接地点电位应均匀分布，避免不同接地点出现电位差，此外还要避免出现多点接地。此外，还可以采用输出点抗器等设备，抑制变频器的干扰[3]。
3 应用PLC技术实现电气工程自动化控制
3.1 PLC技术的应用案例
以PLC技术在小区变配电工程电气自动化控制中的应用为例，通过引进PLC控制技术，可以提高变配电工程安装施工的安全性，同时有利于节省材料和能源消耗，提高电力变压器等设备的运行稳定性。PLC技术是小区变配电工程自动化控制系统的核心组成部分，以PC机为硬件平台，通过采用标准化编程语言和各种功能控制模块，能够实现对电气设备的仿真运行和在线监控功能，极大的提升变配电工程安装施工效率。同时，在变压器和电抗器干燥等具有消防危险性的作业中，通过在现场合理配置消防灭火资源，采用PLC技术实现消防自动报警和移动照明设备控制，可以确保施工安全性。此外，采用PLC技术，还能够避免传统电气连接线路出现短路、开路和接地故障等问题。
3.2 开关量控制
开关量是对非连续性信号进行采集和输出，具有遥信采集与遥控输出功能。开关量控制具有0和1两个状态，代表数字电路开关性质，在电气工程中，具体代表电路打开或闭合，反映触点的接通状态。在电气工程中，应用PLC技术对开关量进行控制，具体包括两个方面：
（1）应用PLC技术与断路器进行控制，在以往的电气工程控制系统中，一般以电磁继电器为系统中的主要控制元件。而电磁继电器类控制元件中由于包含许多电磁元件，特别是对电量敏感的元器件，可能影响控制系统的可靠性，导致系统出现误动的情况。另一方面，一些元器件的线路连接较为复杂，出现问题后，维护工作也较为复杂。采用PLC技术代替电磁类敏感元器件的使用，可以有效降低控制系统隐患，提高系统运行可靠性。
（2）应用PLC技术对电力自动切换过程进行控制，在电气工程控制系统中，系统的持续运行能力是检验系统性能的一个重要指标。在传统系统中，为了保证系统的持续运行，通常会设置备用电源系統，但在电源系统的切换过程中，由于采用人工控制方法，切换时间较长，容易带来不必要的系统损失和经济损失。采用PLC技术实现电力自动切换，可以有效解决这一问题。开关量控制的信号判断如图2所示。 3.3 模拟量控制
在电气工程的生产运行过程中，许多模拟量会受周围环境影响，产生一些细致变化，包括温度、压力和流量等。在以往的控制系统中，虽然也可以解决这一问题，避免对系统整体运行情况产生影响。但是在传统控制技术的限制下，无法对这些影响因素进行实时、精确监控。在PLC技术的应用下，可以采用A/D和D/A转换方法，对系统模拟量进行精准控制。利用PLC技术可以对内部编程器对应的模拟量进行处理，从而实现闭环控制，为系统的稳定运行提供保障。在现代电气工程控制系统中，PLC技术是使用所广泛的调節方式之一。PLC技术的应用主要体现在电气工程参数输出、测试等方面，可以对系统运行环境进行全面监测。
3.4 对象控制
在电气工程控制系统中，PLC技术的应用通过为所有控制对象搭建PLC控制平台，在PLC控制平台上对其进行可编程控制。利用科编程控制器的信号以及信号相互传递特点，实现内部感应，构建分散式控制系统。在PLC控制平台的应用下，可以对包含多个机械设备的生产线进行控制，解决传统控制系统难以应对的复杂控制问题。系统中的控制对象之间利用数据线进行数据通信，不同控制对象对应不同控制单元。即使某个设备出现失控，也不会影响其他设备的正常运行，PLC控制平台会自动将故障设备从系统中切除，并连入备用设备，确保系统的正常运行。随着PLC技术的快速发展，其控制水平和能力不断提升，可以逐步实现对系统基层对象的控制，进一步提高系统运行可靠性及自动化水平。
3.5 数据处理
数据处理是PLC技术的基本功能，PLC技术具有强大的数据处理能力，在进行数据处理时，还拥有其他数据处理方式不具备的优势。在利用PLC技术对电气工程控制系统的运行数据进行处理时，可发挥PLC技术的自身特点，利用其数据传输、转换和数学运算功能，实现对数据的高效处理。经过处理的数据被统一存储在PLC技术的存储器中，在以后需要时，可以随时对数据进行调用和查看，为系统后期的运维管理工作提供参考。在PLC技术的应用下，能够有效提升系统故障排查能力，自动打印各种报表，帮助管理人员及时、全面的掌握电气工程系统的运行状况，及时发现系统潜在问题。
3.6 远程控制
远程控制是PLC技术的重要功能之一，PLC技术为电气工程自动化控制提供了多种通信接口，而且具备联网通信能力，可以利用PLC控制器件和信息传输网络组成系统控制网络，实现系统设备之间的信息交流和信息共享，同时能为远程控制提供支持。随着技术的发展，在PLC控制系统中加入智能化控制装置，可以形成功能更加强大的设备网络，有利于减少硬件投入，进一步提高系统通信效率和控制效率。PLC远程控制系统的运行模式如图3所示。
4 结束语
综上所述，PLC技术在电气工程控制系统中有中重要应用，通过对其控制原理和控制条件进行分析，可以提高PLC技术应用的合理性。在此基础上，通过对其具体控制功能的应用和实现进行研究，可以为电气工程中的实际应用提供参考，促进PLC技术的应用推广。
参考文献
[1]刘 渝.浅论PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].当代教育实践与教学研究：1～4.
[2]张宝萍.电气工程自动化控制中PLC技术的应用[J].南方农机，2018（04）：98+155.
[3]刘 勇，尚剑锋.电气工程专业教学中Matlab软件的应用分析[J].现代企业教育，2014（10）：408.
[4]谈文鉴.PLC关键技术在电气工程控制系统中的应用[J].数字技术与应用，2013（08）：7.
收稿日期：2018-3-21
作者简介：杨 洁（1985-），女，助理工程师，本科，主要从事水电安装工程工作。
关键词：电气工程；控制系统；PLC技术
中图分类号：TM921.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0031-02
前 言
社会经济的快速发展使电气工程数量与规模不断增加，传统的电气工程控制系统对人的依赖性较强，整体工作效率偏低，难以满足现代化电气工程的建设需要。在此情况下，PLC技术在电气工程控制领域的应用受到的广泛关注，利用其可编程存储器和良好的接口性能，可以有效提高电气工程的自动化控制水平。因此，有必要对PLC技术在电气工程控制系统中的应用进行分析。
1 PLC技术概述
PLC技术即可编程逻辑控制器，利用可编程存储器和存储在期中的运算程序，可以实现逻辑运算、定时、技术、顺序控制等功能。PLC技术可以通过数字或模拟控制方式，对电气工程中的各种机械设备、系统进行控制，从而满足电气工程自动化控制的需要。PLC技术的数据处理能力强大，而且具有较好的接口性能和抗干扰能力，在电气工程领域的应用十分广泛。PLC技术最早被应用于美国汽车制造领域，早在20世纪80年代时，PLC技术在控制功能上已经较为完善，能够执行多种复杂运算。PLC技术的研究和发展对现代工业的发展有重要影响，是提升工业生产质量及生产效率的主要因素[1]。
2 PLC技术在电气工程中的应用要点
2.1 PLC技术应用原理
PLC技术的主要应用方向是电气系统自动化控制。从PLC控制系统组成情况来看，主要包括电源、存储介质、中央处理器、输入输出接口等。在实际工作中，PLC技术能够根据用户需要，进行工作参数设置，并利用一些必须的外部设备，实现对电气设备的自动监测和控制。PLC控制系统的应用原理具体体现在以下几个方面：①电源的作用，电源是整个PLC系统中的基础元件，与其他系统中的电源设备营养，负责为系统功能，维持设备运行；②存储介质，负责对信息数据和程序进行存储，在用户使用过程中，需要根据实际使用情况，添加或删减数据资料，从而提高系统的工作效率；③中央处理器，负责对用户的输入数据和指令进行分析处理，执行系统的逻辑运算、顺序控制等功能，是系统的核心部分，直接影响着PLC控制系统的运行效率；④输入和输出接口，作为与外界连接的部分，对整个系统功能的发挥有重要影响，需要实现对外部设备数据的接受和指令的传递，也对系统运行效率有直接影响[2]。PLC系统组成原理如图1所示。
2.2 PLC技术应用条件
在PLC技术的应用过程中，需要注意以下几方面问题：①优化工作环境，PLC技术对其应用环境有较高要求，良好的工作条件可以确保系统的正常运行，相反，在恶劣工况下，将会导致系统控制失效。一般情况下，PLC系统要工作在温度0～55℃，湿度小于85%的工作条件下。在安装时，应避开周围的高散热元件，同时确保环境具有良好的通风条件。如果环境的电源干扰较强，需要安装隔离变压器设备，同时应远离易腐蚀和易燃气体；②强化系统抗干扰能力，在PLC系统的运行过程中，为确保系统运行安全，需要具备较强的抗干扰能力，比如使用带屏蔽层的隔离变压器对电源进行处理，或在电源输入端口处串联一个LC滤波电路等。在设置接地点时，各个接地点电位应均匀分布，避免不同接地点出现电位差，此外还要避免出现多点接地。此外，还可以采用输出点抗器等设备，抑制变频器的干扰[3]。
3 应用PLC技术实现电气工程自动化控制
3.1 PLC技术的应用案例
以PLC技术在小区变配电工程电气自动化控制中的应用为例，通过引进PLC控制技术，可以提高变配电工程安装施工的安全性，同时有利于节省材料和能源消耗，提高电力变压器等设备的运行稳定性。PLC技术是小区变配电工程自动化控制系统的核心组成部分，以PC机为硬件平台，通过采用标准化编程语言和各种功能控制模块，能够实现对电气设备的仿真运行和在线监控功能，极大的提升变配电工程安装施工效率。同时，在变压器和电抗器干燥等具有消防危险性的作业中，通过在现场合理配置消防灭火资源，采用PLC技术实现消防自动报警和移动照明设备控制，可以确保施工安全性。此外，采用PLC技术，还能够避免传统电气连接线路出现短路、开路和接地故障等问题。
3.2 开关量控制
开关量是对非连续性信号进行采集和输出，具有遥信采集与遥控输出功能。开关量控制具有0和1两个状态，代表数字电路开关性质，在电气工程中，具体代表电路打开或闭合，反映触点的接通状态。在电气工程中，应用PLC技术对开关量进行控制，具体包括两个方面：
（1）应用PLC技术与断路器进行控制，在以往的电气工程控制系统中，一般以电磁继电器为系统中的主要控制元件。而电磁继电器类控制元件中由于包含许多电磁元件，特别是对电量敏感的元器件，可能影响控制系统的可靠性，导致系统出现误动的情况。另一方面，一些元器件的线路连接较为复杂，出现问题后，维护工作也较为复杂。采用PLC技术代替电磁类敏感元器件的使用，可以有效降低控制系统隐患，提高系统运行可靠性。
（2）应用PLC技术对电力自动切换过程进行控制，在电气工程控制系统中，系统的持续运行能力是检验系统性能的一个重要指标。在传统系统中，为了保证系统的持续运行，通常会设置备用电源系統，但在电源系统的切换过程中，由于采用人工控制方法，切换时间较长，容易带来不必要的系统损失和经济损失。采用PLC技术实现电力自动切换，可以有效解决这一问题。开关量控制的信号判断如图2所示。 3.3 模拟量控制
在电气工程的生产运行过程中，许多模拟量会受周围环境影响，产生一些细致变化，包括温度、压力和流量等。在以往的控制系统中，虽然也可以解决这一问题，避免对系统整体运行情况产生影响。但是在传统控制技术的限制下，无法对这些影响因素进行实时、精确监控。在PLC技术的应用下，可以采用A/D和D/A转换方法，对系统模拟量进行精准控制。利用PLC技术可以对内部编程器对应的模拟量进行处理，从而实现闭环控制，为系统的稳定运行提供保障。在现代电气工程控制系统中，PLC技术是使用所广泛的调節方式之一。PLC技术的应用主要体现在电气工程参数输出、测试等方面，可以对系统运行环境进行全面监测。
3.4 对象控制
在电气工程控制系统中，PLC技术的应用通过为所有控制对象搭建PLC控制平台，在PLC控制平台上对其进行可编程控制。利用科编程控制器的信号以及信号相互传递特点，实现内部感应，构建分散式控制系统。在PLC控制平台的应用下，可以对包含多个机械设备的生产线进行控制，解决传统控制系统难以应对的复杂控制问题。系统中的控制对象之间利用数据线进行数据通信，不同控制对象对应不同控制单元。即使某个设备出现失控，也不会影响其他设备的正常运行，PLC控制平台会自动将故障设备从系统中切除，并连入备用设备，确保系统的正常运行。随着PLC技术的快速发展，其控制水平和能力不断提升，可以逐步实现对系统基层对象的控制，进一步提高系统运行可靠性及自动化水平。
3.5 数据处理
数据处理是PLC技术的基本功能，PLC技术具有强大的数据处理能力，在进行数据处理时，还拥有其他数据处理方式不具备的优势。在利用PLC技术对电气工程控制系统的运行数据进行处理时，可发挥PLC技术的自身特点，利用其数据传输、转换和数学运算功能，实现对数据的高效处理。经过处理的数据被统一存储在PLC技术的存储器中，在以后需要时，可以随时对数据进行调用和查看，为系统后期的运维管理工作提供参考。在PLC技术的应用下，能够有效提升系统故障排查能力，自动打印各种报表，帮助管理人员及时、全面的掌握电气工程系统的运行状况，及时发现系统潜在问题。
3.6 远程控制
远程控制是PLC技术的重要功能之一，PLC技术为电气工程自动化控制提供了多种通信接口，而且具备联网通信能力，可以利用PLC控制器件和信息传输网络组成系统控制网络，实现系统设备之间的信息交流和信息共享，同时能为远程控制提供支持。随着技术的发展，在PLC控制系统中加入智能化控制装置，可以形成功能更加强大的设备网络，有利于减少硬件投入，进一步提高系统通信效率和控制效率。PLC远程控制系统的运行模式如图3所示。
4 结束语
综上所述，PLC技术在电气工程控制系统中有中重要应用，通过对其控制原理和控制条件进行分析，可以提高PLC技术应用的合理性。在此基础上，通过对其具体控制功能的应用和实现进行研究，可以为电气工程中的实际应用提供参考，促进PLC技术的应用推广。
参考文献
[1]刘 渝.浅论PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].当代教育实践与教学研究：1～4.
[2]张宝萍.电气工程自动化控制中PLC技术的应用[J].南方农机，2018（04）：98+155.
[3]刘 勇，尚剑锋.电气工程专业教学中Matlab软件的应用分析[J].现代企业教育，2014（10）：408.
[4]谈文鉴.PLC关键技术在电气工程控制系统中的应用[J].数字技术与应用，2013（08）：7.
收稿日期：2018-3-21
作者简介：杨 洁（1985-），女，助理工程师，本科，主要从事水电安装工程工作。