摘要：隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在電力系統(tǒng)中的電氣工程自動(dòng)化方面發(fā)揮了巨大作用。主要介紹了PLC自動(dòng)控制技術(shù)的概念及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并探討了PLC自動(dòng)控制技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的具體應(yīng)用，希望能夠?yàn)槲覈?guó)電力系統(tǒng)電氣工程自動(dòng)化發(fā)展提供一定的借鑒。隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在電力系統(tǒng)中的電氣工程自動(dòng)化方面發(fā)揮了巨大作用。電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域中，20世紀(jì)70年代這項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)制造中，并且取得了較好的應(yīng)用效果。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步，促使PLC技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，被應(yīng)用于商業(yè)、電氣工程等領(lǐng)域中，技術(shù)自動(dòng)化水平更高。PLC自動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，并探討了PLC自動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中電氣工程自動(dòng)化中的具體應(yīng)用，希望能夠?yàn)槲覈?guó)電力系統(tǒng)電氣工程自動(dòng)化發(fā)展提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 電氣工程自動(dòng)化 PLC自動(dòng)控制 數(shù)據(jù)集成

Application of PLC Automatic Control Technology in thePower SystemElectrical Engineering and Automationof the Power System

SUN Fengling ZHANG Lipeng GUAN Bowen

（Heilongjiang InstituteUniversity of CommerceBusiness and IndustryTechnology， Harbin， Heilongjiang Province，150001 China）

Abstract： wWith the continuous improvement of China'sthe scientific and technological levelin China， thePLC automatic control technologyof the Programmable Logic Controller（PLC） has been widely used，and especiallyplayed a great role in the electrical engineering and automation inof the power system. In the field of electrical engineering automation， but due to various factors， this technology was applied in the automotive industry in the 1970s， and achieved good application results. With the development of economy and the progress of science and technology， the application scope of PLC technology has gradually expanded， and it has been applied in the fields of Commerce， electrical engineering and so on， with a higher level of technical automation.This paper mainly introduecse application advantages the concept of PLC automatic control technology and its application advantages in the power system are analyzed， and discussestheits specific application of PLC automatic control technology in electrical engineering and automationin power system is discussed， hoping to provide some reference for the development of the electrical engineering and automation of thein power system in China.

Key Words： Power system; Electrical engineering; Automation; PLC; Automatic control

當(dāng)今電氣工程發(fā)展到全新階段，而電氣工程自動(dòng)化控制也得到了廣泛應(yīng)用，為了提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，必須加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，PLC）技術(shù)有著諸多優(yōu)勢(shì)，在使用這一技術(shù)的過(guò)程中，與自動(dòng)化信息整合實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的高效集成，并且與多種自動(dòng)化控制技術(shù)配合使用，進(jìn)而滿(mǎn)足順序控制和邏輯控制需要。PLC技術(shù)主要是指用數(shù)字設(shè)備、數(shù)字手段完成點(diǎn)數(shù)估算、數(shù)據(jù)采集等任務(wù)的集成型技術(shù)，該技術(shù)有著編程簡(jiǎn)單、比較可靠、設(shè)備安裝方便、運(yùn)行速度較快等優(yōu)勢(shì)，在電氣工程自動(dòng)化控制環(huán)節(jié)得以應(yīng)用推廣?；诖?，為了提升電氣工程自動(dòng)化控制水平，探析PLC技術(shù)運(yùn)用的策略顯得尤為重要。

1電氣工程自動(dòng)化中PLC 自動(dòng)控制概述

1.1 電氣工程自動(dòng)化的概念

電氣工程自動(dòng)化是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它涉及力系統(tǒng)、電氣設(shè)備、自動(dòng)化控制等多個(gè)學(xué)科。電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及電力、機(jī)械、化工、交通、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷、負(fù)荷預(yù)測(cè)等功能，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，它也可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，保證電力供應(yīng)的安全、可靠和穩(wěn)定。電氣工程自動(dòng)化的核心是一個(gè)綜合性的技術(shù)體系，包括控制理論與控制技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等方面，這些技術(shù)相互配合，共同實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化的目標(biāo)[1]。

1.2 PLC 自動(dòng)控制技術(shù)的概念

PLC 自動(dòng)控制技術(shù)作為一種能夠?qū)刂破鬟M(jìn)行編程的現(xiàn)代化技術(shù)，在電力系統(tǒng)及工業(yè)生產(chǎn)中，其通過(guò)編程控制器為核心來(lái)完成和實(shí)現(xiàn)一系列編程與控制作業(yè)。PLC 自動(dòng)控制技術(shù)的基本原理是通過(guò)輸入模塊將傳感器等設(shè)備的信號(hào)輸入PLC 控制器中，經(jīng)過(guò)控制器內(nèi)部的邏輯運(yùn)算和控制算法處理后，輸出控制信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如電機(jī)、電磁閥等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。PLC 自動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中以其高可靠性和高精度等特點(diǎn)，被眾多企業(yè)廣泛應(yīng)用。

1.3 PLC 自動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.3.1 模型控制集成化

在PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)中，模型控制通常用于模擬和預(yù)測(cè)被控對(duì)象的行為，以便更好地控制被控對(duì)象。模型控制可以通過(guò)建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如使用傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間方程等方法。PLC 模型控制集成化主要分為開(kāi)放式集成、數(shù)據(jù)集成、控制系統(tǒng)集成、多模型集成和開(kāi)放式構(gòu)架幾方面。PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)通常使用基于模型的控制算法，如PID 控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。因此，PLC 自動(dòng)控制技術(shù)并沒(méi)有省略模型控制，而是將模型控制作為其控制系統(tǒng)的一部分，以實(shí)現(xiàn)更精確和高效地控制[2]。

1.3.2 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)控

在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的通信接口，可以與上位機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。通過(guò)遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)控可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，如遠(yuǎn)程修改被控對(duì)象的參數(shù)、遠(yuǎn)程啟動(dòng)和停止被控對(duì)象等；這對(duì)于一些需要遠(yuǎn)程控制的應(yīng)用場(chǎng)景具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)控時(shí)，通常需要使用一些通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如以太網(wǎng)、串口通信、無(wú)線通信等，并做好其安全性和可靠性的保障，以確保遠(yuǎn)程控制的穩(wěn)定性和安全性。

1.3.3 制備集成化

PLC自動(dòng)控制技術(shù)依靠自身的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和專(zhuān)家系統(tǒng)，可以對(duì)較為龐大的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高效處理，即使是面對(duì)沒(méi)接觸過(guò)的設(shè)備，也能夠通過(guò)仿真處理方式對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。在當(dāng)前電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的數(shù)量和類(lèi)型較為復(fù)雜的情況下，PLC 自動(dòng)化控制技術(shù)所擁有的集成化管理方式，能夠不斷提高遠(yuǎn)程處理和集成制備的科學(xué)性，滿(mǎn)足不同電力設(shè)備和系統(tǒng)的各種需求，為電力系統(tǒng)的發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)[3]。

2 電氣工程自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的運(yùn)用

2.1 開(kāi)關(guān)量控制

在電氣工程內(nèi)需要自動(dòng)化控制的設(shè)備較多，十幾臺(tái)到數(shù)十臺(tái)不等，這與工程規(guī)模有關(guān)，對(duì)于一些規(guī)模較大的工程來(lái)講，甚至?xí)玫缴锨_(tái)設(shè)備，只有開(kāi)關(guān)量控制到位，才能保證設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。PLC 技術(shù)能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備開(kāi)關(guān)量控制目標(biāo)，從理論上講，入出點(diǎn)數(shù)無(wú)上限，能根據(jù)設(shè)備控制要求解決多種開(kāi)關(guān)量控制邏輯問(wèn)題，如無(wú)須計(jì)數(shù)性問(wèn)題、時(shí)序性問(wèn)題、組合性問(wèn)題、隨機(jī)工作性問(wèn)題等。有些電氣工程順序控制比較復(fù)雜，那么技術(shù)人員可用分支控制、并行控制兩種方法。分支控制有選擇性，通常在狀態(tài)繼電器后部選出兩個(gè)分支，這兩個(gè)分支閉合不同步，一個(gè)分支閉合則可啟用另一條分支，通過(guò)編程確保兩個(gè)分支不同時(shí)運(yùn)行。并行分支主要是指在狀態(tài)繼電器后部選出兩個(gè)分支，這兩個(gè)分支可同時(shí)運(yùn)行，若未能同時(shí)運(yùn)行，那么系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備將無(wú)法啟動(dòng)，在此基礎(chǔ)上達(dá)到科學(xué)控制設(shè)備的效果[4]。

2.2 模擬量控制

在電氣工程系統(tǒng)內(nèi)，電氣設(shè)備運(yùn)行受壓力、溫度、電流、電壓等模擬量的影響，這些模擬量持續(xù)輸出且有變化性，控制起來(lái)較為困難，僅憑人力無(wú)法及時(shí)關(guān)注所有的模擬量，可能會(huì)因電壓不穩(wěn)、溫度過(guò)高、腐蝕程度過(guò)大等因素而出現(xiàn)損毀電氣設(shè)備的情況。為了規(guī)避上述情況，增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性，可在控制模擬量的過(guò)程中運(yùn)用 PLC 技術(shù)，為滿(mǎn)足工程需求，現(xiàn)階段 PLC 裝置不僅可安裝在大型設(shè)備上，還持續(xù)朝著輕量化的方向發(fā)展，使其可安裝在微型系統(tǒng)與設(shè)備上，同時(shí)模擬量控制功能不受設(shè)備大小影響。在控制模擬量時(shí)，電氣自動(dòng)化工程需配備數(shù)字量、模擬量轉(zhuǎn)化單元，屬于一種特殊 I/○單元。實(shí)踐證明，大型、中型 PLC 裝置能針對(duì)數(shù)值進(jìn)行混合運(yùn)算，還能進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算與浮點(diǎn)運(yùn)算，進(jìn)而更加精準(zhǔn)的控制模擬量。模擬量控制包括模糊控制、比例控制、前饋控制等方面，要根據(jù)電氣工程自動(dòng)化控制要求予以選擇，不同控制方式的應(yīng)用思路存在區(qū)別，以模糊控制為例，技術(shù)人員需從實(shí)際出發(fā)確定被控制設(shè)備的給定值，還要獲取實(shí)測(cè)值，得出閉環(huán)偏差，設(shè)定采樣周期，積累電氣設(shè)備過(guò)程控制經(jīng)驗(yàn)，輸入變量為偏差變化率與偏差本身，由特殊單元負(fù)責(zé)完成變量輸出任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化調(diào)節(jié)性模糊控制機(jī)構(gòu)，利用模糊子集展開(kāi)匹配，為了做到這一點(diǎn)可以把模糊變量分為 7 檔，用縮寫(xiě)字母表示并說(shuō)明取值情況，而后依據(jù) 2個(gè)變量得出模糊變量集，利用該集合就可以達(dá)到模糊控制的目的。

2.3自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)動(dòng)控制

從物理量的角度來(lái)講，在電氣工程自動(dòng)化控制進(jìn)程中，不僅要關(guān)注開(kāi)關(guān)量、模擬量，還要關(guān)注運(yùn)動(dòng)量，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。數(shù)控機(jī)床構(gòu)件位移用數(shù)字量加以表示，通過(guò)編程就能被 PLC 系統(tǒng)所控制。數(shù)字控制技術(shù)能解決設(shè)備運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、安全性等方面的控制難題?，F(xiàn)階段，多數(shù)電氣工程內(nèi)所用金屬切削機(jī)床就引用了數(shù)字控制技術(shù)，這為 PLC 應(yīng)用推廣提供了條件。

2.4在數(shù)據(jù)控制中的應(yīng)用

2.4.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理

PLC 可以實(shí)時(shí)采集和處理來(lái)自傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備的數(shù)據(jù)，以便對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。這有助于提高生產(chǎn)效率、降低能耗和減少故障。

2.4.2 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)集成

PLC 技術(shù)支持多種通信協(xié)議，如 Modbus 、Profibus、Ethernet/IP 等，可以方便地與其他設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這有助于實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)別的自動(dòng)化控制和信息集成[5]。

2.4.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析

PLC 可以將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化。這有助于發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

2.4.4 安全與保護(hù)

PLC 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的安全保護(hù)，如過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)等。這有助于確保設(shè)備和人員的安全，降低事故風(fēng)險(xiǎn)?？傊陔姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化控制中，PLC 技術(shù)在數(shù)據(jù)控制方面的應(yīng)用具有重要意義。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)集成、故障診斷與預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析、人機(jī)界面與可視化以及安全與保護(hù)等方面的應(yīng)用，PLC 技術(shù)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和效率。

2.5在遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制中的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制已經(jīng)成為現(xiàn)代電氣工程及其自動(dòng)化控制中不可或缺的一部分。PLC 技術(shù)的運(yùn)用極大地推動(dòng)了這一進(jìn)程。通過(guò)將 PLC與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，大大提高了管理的效率和靈活性。通過(guò)遠(yuǎn)程接入 PLC，技術(shù)人員可以快速診斷問(wèn)題所在，并指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行處理，或者直接遠(yuǎn)程操作解決問(wèn)題，大大縮短了設(shè)備的停機(jī)時(shí)間。在一些緊急情況下，遠(yuǎn)程控制可以及時(shí)切斷電源或啟動(dòng)緊急程序，避免了可能的安全事故[6]。

3結(jié)語(yǔ)

電氣工程自動(dòng)化作為電力系統(tǒng)運(yùn)行與發(fā)展中極為重要的一環(huán)，將其與PLC自動(dòng)控制技術(shù)相融合，能夠更好地推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，并為人們的日常生活和社會(huì)生產(chǎn)提供了較大的便利。PLC 自動(dòng)控制技術(shù)作為一種新的自動(dòng)化控制技術(shù)，將其運(yùn)用到電力系統(tǒng)電氣工程中可以使整個(gè)電力系統(tǒng)能夠更加高效地運(yùn)行，大大降低了電氣工程運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

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