PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析吴国平

PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析吴国平
发布时间：2023-07-03T03:44:58.800Z 来源：《中国科技信息》2023年8期作者：吴国平[导读] 文章以PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用为研究内容展开了深入的探讨，具体探讨了PLC技术的具体应用策略，以期为促进我国电气工程的健康稳定发展提供参考。

宁波精达成形装备股份有限公司浙江宁波 315010摘要：文章以PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用为研究内容展开了深入的探讨，具体探讨了PLC技术的具体应用策略，以期为促进我国电气工程的健康稳定发展提供参考。

关键词：PLC技术;电气工程;自动化控制;数据;闭环控制;
在科技水平不断提高的背景下，PLC技术的应用也越发成熟，特别是其自身的系统功能越来越完善，且具备较强的抗干扰能力，能够使其在电气工程及其自动化控制中的应用效果得到不断提高，可以为电气工程的健康发展提供优质的服务。

1 PLC的相关概述
1.1 PLC的概念
PLC是一种针对现场的可编程逻辑控制器，是一种工业控制设备，应用效果显著，同时，以微软处理器为基础，结合了计算机技术、通信技术、自动控制技术和互联网技术的优势。

另外，在相关产品中使用和生产PLC技术时，其控制形式可分为两种，FCS总线控制系统和dcs集散控制系统。

PLC内部存储了多种指令，可以分为逻辑运算、顺序运算、定时、计数和数学运算五方面，包括太网、Profibus.Te-net等通讯方式。

1.2 PLC技术的应用优势
PLC技术具有超强的抗干扰能力，环境适应性强，应用范围广，操作便捷，便于进一步实现计算机的有效控制，同时，也对进一步提高工业生产的输入与输出有着极大的促进作用。

PLC理念的提出，最早在20世纪70年代，起初主要适用于企业生产方面，目前的应用范围正呈现不断扩大的趋势，是当前工业发展的的一项关键技术，具有良好的前瞻性。

PLC技术在电气设备自动化控制中的应用优势。

1.3 PLC的功能
PLC技术目前正朝的多元化、多样化、创新化的方向发展。

从PLC的组成特点角度来分析，其功能主要体现在以下几个方面。

首先，PLC具有较强的干扰能力，与此同时，能够根据自身的系统实现程序的检修，有助于及时地发现问题、分析问题和解决问题，并通过滤波、隔离等功能将系统错误进行封锁，保障信息的安全性，从当前的现状来看，PLC在高难度的工程下发挥着越来越大的作用和影响。

其次，PLC系统功能十分健全，能够针对实际生产过程中的不同模块进行具体的分析，可以实现PLC与现场工业环境的良好融合。

最后，其优势还表现在操作简单，减少了大量的人力、物力和财力，有效地降低了工作的难度。

2 PLC技术在电气工程自动化控制中的应用案例
电气工程自动化控制领域中PLC技术的应用十分广泛，无论是在机床电气设备，还是在逻辑运算和工业工业码垛机器人方面的应用，都能够发挥出PLC技术的价值。

文章重点探讨PLC技术在新型工业码垛机器人中的应用。

2.1 工业码垛机器人的结构
常见工业码垛机器人的结构形式主要分为直角坐标工业码垛机器人、圆柱坐标工业码垛机器人、极坐标工业码垛机器人和关节工业码垛机器人4种。

通常来讲，工业码垛机器人臂部的自由度可以决定其结构形式。

(1）直角坐标工业码垛机器人可以采用3条相互垂直的直线构成坐标系，利用坐标系来实现手的空间定位。

工业码垛机器人具有高精度的直角坐标机械手，其轨迹易于求解。

从实际应用角度来看，直角坐标工业码垛机器人所占的空间体积最大。

(2）圆柱坐标工业码垛机器人的臂部有3个自由度，可以利用空间位置变换的原理，移动和转动关节。

从实际应用角度来看，圆柱坐标工业码垛机器人所占空间比直角坐标工业码垛机器人小。

从组织结构角度来看，直角坐标工业码垛机器人的结构比圆柱坐标工业码垛机器人更复杂，不利于几何运算。

(3）极坐标工业码垛机器人能够依托2个转动关节和1个移动关节灵活改变手部空间位置。

从实际应用角度来看，相比于其他类型的工业码垛机器人，极坐标工业码垛机器人结构更紧凑，应用范围相对狭窄。

(4）关节工业码垛机器人的手臂模拟人类的手臂结构，有6个空间自由度，一般情况下全部关节都为转动型关节。

关节式工业码垛机器人所占空间面积最小，在各领域中的应用十分广泛，已经成为最常用的工业码垛机器人结构类型之一。

2.2 工业码垛机器人的运行原理
工业码垛机器人的运行以平衡吊原理为基础，其平行四连杆机构能够运行在手臂部件中。

利用低副可以将多个刚性部件连接到一起，拥有2个自由度。

上述结构能够显著优化运动控制算法，能够进一步发挥PLC技术的应用价值。

工业码垛机器人运动期间往往会因自身和环境因素影响改变运动轨迹，这些因素都会制约工作质量的提高。

对于工业码垛机器人而言，重复定位的精准性是至关重要的，在运动过程中，工业码垛机器人自身独特的结构可能会限制工业码垛机器人部分运动部位的运动范围。

工业码垛机器人的实际工作空间范围会对工作质量造成影响，此外，工业码垛机器人臂端的末端执行器也会对工作效率产生较大影响。

2.3 工业码垛机器人的运动分析
工业码垛机器人有4个自由度，这4个自由度之间相互不会产生影响。

对工业码垛机器人运动状态的分析应当从平行四连杆平面、机械臂执行端和工业码垛机器人基座3个维度入手。

当工业码垛机器人沿水平方向移动滑块时，手臂会使电机垂直移动并沿水平方向移动。

需注意的是，设计人员需要确保工业码垛机器人工作区域的实际尺寸在合理范围之内，避免因参数问题影响预期工作质量。

2.4 工业码垛机器人控制系统软件设计
控制系统软件设计的质量会直接影响工业码垛机器人的功能效果和应用范围。

工业码垛机器人的运动功能主要包括Jog运动、直线插补运动等。

以下重点探讨这些功能的基本运动程序设计和相应原理。

2.4.1 Jog运动
Jog运动是指手动控制电机的正转和反转。

设计人员需要结合Jog运动的实际工作环境对电机转速进行合理设计，确保电机转速符合预期工作要求。

需注意的是，通过Jog运动控制程序只能够改变电机转速，但不能够改变电机的目标位置。

倘若需要改变，依旧需设计人员采用手动控制。

结语
综上所述，电气工程发展的过程中，自动化控制系统的稳定运行对提高电气工程生产效率和工作质量有重要作用。

PLC技术以及自身较快的反应速度、较高的安全性以及全备的功能等优势，在电气工程及其自动化控制中得到了广泛应用，具体在数据控制、开关量控制以及闭环控制、立体仓库控制等中都有着重要的应用价值。

相关技术人员还要加大对PLC技术应用的不断创新与突破，能够最大程度发挥PLC 技术的价值，推动电气工程的健康稳定发展。

3.4.2 直线插补运动
直线插补运动是指多个电机轴能够同时运动到各自的目标位置，工作人员只需要对一个命令轴进行设计便可实现相关功能。

实际操作期间，工作人员首先需要写入直接命令代码，如“1”（代表直线插补命令）和“0”（表示“off”）。

命令需要为16位的二进制数，每4位对应1个电机轴，共4个电机轴。

结语
综上所述，在自动化控制领域，PLC技术多用于电气控制及其他领域自动化系统的开发中，该技术能够进一步完善自动化系统的功能模块，增强其智能化程度。

但不同应用场景的自动化系统，PLC的技术优势有所差异，还需结合实况，详细分析PLC的数据采集、运动控制、现场控制等功能，合理开发PLC自动化控制系统，以提升我国电气控制、工业控制的智能化水平，助力我国社会经济的可持续发展。

参考文献
[1] 张会.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].中国设备工程，2022(09):150-152.
[2] 米捷.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].中国设备工程，2022(07):185-186.。