基于PLC控制技术的电气自动化控制系统优化研究

基于PLC控制技术的电气自动化控制系统优化研究

王安平370725198207073078

张敏371328198902040727

摘要：当前阶段，在社会不断进步与经济发展的双重推动下，我国的科学技术领域也做出了突出的成绩，电气自动化也迎来新的发展与创新，应用效果也愈加突出，深受相关人士的高度关注。然而，在电气自动化控制系统的应用过程中仍然有着很多的问题和缺陷，其越来越不能适应人们的生产和生活需求。为更好地解决这个问题，在电气自动化控制系统中应用可编程逻辑控制器（PLC），极大提升电气控制的工作效能，大幅减少电气维修和安装的费用。

关键词：PLC控制技术；电气自动化；控制系统；优化

引言

随着工业自动化技术的不断发展，基于可编程逻辑控制（PLC）技术的机电一体化设备智能控制在制造业中得到了广泛的应用。

1组成结构

PLC由通信接口、CPU、存储器（是PLC技术的核心结构）组成。其中CPU主要起指挥作用，如执行程序、接收数据以及环境诊断等，存储器则负责存储用户及程序系统的数据信息。通信接口主要负责与其他的设备展开信息交换，包括输入及输出2种接口。输入接口主要控制设备信号，通过光电耦合器、输电线路等控制内部电路的接通、开关；输出接口主要是执行控制程序时，负责外部的负载工作，根据相应指令接通、断开。

2基于PLC控制技术的电气自动化控制系统优化措施

2.1在监测和刹车系统中的应用

在监测和刹车系统中，运用PLC可以检查出被测工件的寿命，避免因部件失效而造成无法估计的损失。在过去的生产实践中，零部件失效或编程失误而导致的意外事件屡见不鲜。常规电气装置以保护为主，其响应速度低于PLC，导致巡视人员即便检测到故障，也难以在故障出现前及时制止。因此，要重视监测和刹车系统的安全性，通过定期的巡视，对电气装置的实时状态进行管理和监测。同时，也要提前预知电气装置的失效和刹车。而PLC的应用，能及时监测路况障碍，并在发生故障时及时实现快速刹车处理，在提高电气装置工作效率的同时，提高电气自动化控制系统在控制制动与操作中的工作性能和安全性。

2.2电力系统自动化

在电力系统自动化领域，PLC技术的应用已成为提高电网运行效率和可靠性的关键。具体而言，PLC能实时监控和控制变电站、发电厂以及配电网中的关键设备，包括但不限于开关的自动控制、断路器的状态监测、电压和电流的实时采集等，这不仅提升了电力系统的操作灵活性，还极大地降低了因人为操作失误引发的风险。PLC的应用还支持电力系统中故障的快速定位和处理，大幅缩短了电力恢复的时间，保证了电网的稳定性和用户的电力供应安全。例如，某地区电网通过采用PLC技术成功实现了电力调度自动化系统的升级，显著提高了电网的调度自动化水平、有效缩短了停电时间、提升了电网的整体运行效率和用户的满意度。

3.3闭环控制

在电子自动化控制系统中，PLC技术广泛应用于闭环控制中，以提高控制系统的精确性、稳定性和响应速度。（1）闭环控制在电子制造业中的应用非常广泛，特别是在生产线上。PLC可以实时监测生产过程中的关键参数，如温度、压力、速度等，并根据反馈信号对控制信号进行调整，以确保产品质量的稳定和一致性。（2）闭环控制在自动化仓储和物流系统中也起到重要作用。PLC可以实时监测货物的位置和运动状态，通过闭环控制对搬运设备进行精确控制，以确保货物的准确装卸和运输。（3）闭环控制在能源管理系统中也有广泛应用，其可以通过实时监测能源消耗和生产设备的运行状态，对能源的使用进行自动调整和优化，以提高能源利用效率和降低能源成本。（4）闭环控制在环境监测和控制系统中的应用也愈发广泛。主要通过监测环境参数如温度、湿度、气压等，对空调、通风等设备进行自动调节，提供舒适和节能的室内环境。

2.4 PLC在智能建筑中的应用

首先，通过与传感器和开关的连接，PLC可以根据光线强度、人员活动和时间等因素实时调节照明设备的亮度和开关状态。PLC可以根据建筑内外的光线变化，自动调整照明设备的亮度，以提供舒适的照明环境并节约能源。此外，PLC还可以实现照明场景的自动切换，如会议室、办公室和停车场等不同区域的照明控制，提高照明系统的灵活性和便捷性。其次，通过PLC的控制，智能建筑可以根据温度、湿度、人员数量和时间等因素自动调节空调设备的运行状态。PLC可以实时监测各个区域的温度和湿度，并根据预设的控制策略自动调整空调设备的运行模式和风速，以提供舒适的室内环境并节约能源。此外，PLC还能够实现空调设备与其他系统的协调控制，如与照明系统的联动控制，以进一步提高能源利用效率。此外，智能建筑可以通过PLC与视频监控、门禁和报警系统等进行集成。PLC可以实现对安防设备的控制和监测，并根据预设的规则和条件自动触发相应的安防措施。通过PLC的应用，智能建筑可以实现对安全性的全面监控和控制，提高建筑的安全性和保护水平。

3.5在电动机调速变频控制中的应用

在机电一体化设备中，电动机通常需要根据生产工艺的要求进行不同速度的调节，以适应不同的工作情况。而传统的固定频率供电方式无法满足这种要求，因此，引入了电动机调速变频控制方法，PLC技术通过与变频器结合，实现了电动机的精确调速，提高了设备的灵活性和效率。例如，输送带系统，其中的电动机需要根据物料的不同需要调整输送速度。通过PLC技术，可以与变频器进行通信，实时监测输送带的负载和物料流量，根据预设逻辑进行电动机调速控制。例如，当物料流量较大时，PLC会发送信号给变频器，使其提高电动机的转速，从而保证物料能够及时传送，而在物料流量较小的情况下，PLC会降低电动机的转速，以减少能源消耗。PLC技术还可以实现电动机的启停控制以及平滑启动。以一台风机为例，在某些情况下，需要逐渐增加风机的转速，以避免突然启动对设备造成冲击，通过PLC编程，可以设置电动机平滑启动的逻辑，实现逐步增加电动机转速的过程，从而减小设备的负荷冲击，延长设备寿命。

3.6 PLC故障诊断技术

基于智能化技术在PLC系统中建构了故障诊断系统，其可有效检验电气自动化系统在运行过程中各节点产生的数据，并将其与标准数据展开对比，若出现较大的数据偏差，则会自动进行原因判断及分析。例如，在电网系统中较为常用的故障诊断技术主要是结合RPMS系统、SCADA系统、WANS系统功能展开故障诊断，这些系统可将数据及时上传并及时检测到故障数据。根据诊断流程，智能化故障诊断技术可根据电力工程自动控制系统展开全过程的监控，故障产生频次的不断增加，进行及时修复，并制定相应的故障审核检测机制，不仅促进了电气自动化系统的运行效益，还保障了技术人员的生命安全。

结语

基于PLC技术，通过自动化控制、故障诊断与处理、数据采集与监控、能源管理、人机界面、通信与网络、安全保护、优化控制策略、以及集成与扩展等方面的技术改造，传统产业可以实现数字化转型和升级换代，提高生产效率和产品质量，降低能耗和生产成本。PLC技术的应用还有助于企业实现信息化和智能化管理,提升企业的核心竞争力。

参考文献

[1]任永翔.电气自动化中PLC控制技术的应用探究[J].数字通信世界，2023（12）：117-119.

[2]雷丹.电气工程及自动化控制技术在混合动力汽车中的应用[J].内燃机工程，2023，44（6）：8.

[3]李德元，孙惠.电气控制技术在PLC方面的应用研究[J].电子世界，2020（3）：186-187.