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摘要：在电气自动化控制体系中有大量闭环控制、开关量控制及顺序控制的工作，PLC由于其可靠性高、抗干扰能力强、配套齐全、功能完善、维护方便、体积小、重量轻等优点，广泛应用于电气自动化控制场合，如风机控制、站用电源切换等。
关键词：电气工程；自动化；控制；PLC
1．PLC技术概述
PLC控制系统，即ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。目前，PLC控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类：开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网等。
2．PLC与传统继电器控制系统的比较
（1）扩展性和灵活性高
传统继电器控制系统采用硬接线方式实现控制功能，线路复杂，通断触点多，功耗大，体积大，长期使用后触点容易损坏，另外，传统继电器的原始触点数量有限，导致扩展性和灵活性低下。而PLC主要通过存储器中的程序来实现控制功能，用存储逻辑代替接线逻辑，减少了控制系统内部的接线，缩短了制造周期，也方便后期维护。控制逻辑可以通过编程改变，提高了系统的扩展性和灵活性。
（2）可靠性高，抗干扰能力强
传统继电器主要利用触点的机械化运转来实现其功能，继电器触点的开启以及关闭的时间受到物理限制，工作频率低，触点时常呈现出抖动的状态。PLC则是通过程序当中的指令对电路实施控制，速度极快，并且PLC内部配置了同步功能，能够排除抖动情况的发生，提高了控制系统的可靠性。实现定时限控制功能时，传统继电器一般都是利用时间继电器的滞后动作进行限时，定时精度易受环境干扰，PLC则主要采用半导体集成作为定时器，时钟信号由时钟内部的振荡器负责传输，精准度高，抗干扰能力强。
（3）配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
（4）易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它使用的梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
（5）体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
3．PLC技术在电气自动化控制中的运用
（1）基于PLC的风电机组控制系统
风能作为一种取之不尽、清洁无污染的可再生能源，其开发利用已经受到了世界各国的普遍重视，作为风力资源丰富的国家之一，我国的风力发电水平也取得了较快的发展。作为采集风能的主要形式，风电机组的控制问题研究变得越来越重要。目前，在风电机组控制运行上，PLC控制已被国内外普遍采用。
风电场由于需要无人值守和远程监控，需要自动控制风机正常运行，主要控制功能包括：偏航控制，保证风机正对风向，获取最大风能；桨距控制，保证机组安全、稳定运行；风机全自动启动，按照开机步骤实施风机全自动开车；运行状态监测，在风机整个运行过程中，监测电力参数、风力参数、机组状态参数以及各种反馈信号等，确保风机稳定运行，在出现风速低于启动风速、刹车故障、并网故障等异常运行状态时执行停机操作。
风电机组大多工作于高温、高寒、高湿、风沙等恶劣的自然环境与强电磁干扰环境中，且无人值守，要求其主控制器抗干扰能力强，工作可靠性高，各种运行参数测量准确，控制策略合理，对故障的判断处理及时准确。在控制中存在较多的顺序控制，控制中需要处理的参数较多为开关量信号，所以选用PLC作为主控制器可以满足风电机组对其控制系统的要求。
（2）基于PLC的电源切换装置
在变电站中为了保证设备的安全运行，站用电安全持续运行极其重要。海上风电场站用电基本是由风电机组自身发电和柴油机发电系统提供。变电站站用电源备自投系统可以在两路站用电源任一路供电中断的情况下，自动迅速切换至另一路站用电源供电，保证对变电站站用负荷的不间断供电，因此，变电站站用电源备自投系统对变电站的安全稳定运行至关重要。继电型变电站站用电源备自投系统线路复杂，故障率高、检修维护工作量大，与其相比，PLC控制系统因具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、维护方便等优点而被广泛应用于各种备自投系统中。
（3）基于PLC的箱式变电站监控系统
箱式变电站由高压开关柜室，低压开关柜室，变压器室组成，由于它占地面积小、可移动，安装方便，经济性较好等优点，得到广泛的使用。
系统主要包括CPU、人机界面、模拟量采集模块、开关量输入输出模块、现场总线等。其中CPU作为系统的核心，采用以太网传输协议，实现与高压开关柜、变压器室和低压开关柜室设备的通信与控制，再通过以太网网络把箱式变电站现场采集的数据传输到远程监控中心，从而达到远程监控的目的。
基于PLC的变电站监控系统设计能实现以下功能：①设备状态监控系统；②视频监控系统；③报警系统；④实现数据通信，并传送到控制中心。
4．PLC系统的设计原则
PLC系统结构可大致分为两种，一种为箱式体结构，也就是由电源、主板、CPU、储存器、内存等计算机结构构成，主要是根据工程的需求来选定各结构的型号。另一种结构为模块式结构，其主要的结构构成的模块是由内存和I/O模块、电源模块、CPU模块共同组建的模块式结构。这两种结构各有特点，均使用的是开放性总线式结构，可以根据实际的工作控制需求来进行软硬件拓展。
对电力系统进行自动化控制的设备必须要在稳定性、可靠性进行实时控制，在硬件设计上须注意以下几点。一，输入电路。通常情况下，PLC的输入电源一般采用AC85-240V，工程应用时要根据具体的变电站变压器的特点进行调整，如果出现干扰情况就需要安装相应的元件对系统实行抗干扰处理；另外要根据输入电源的不同核对好负载电容。二，输出电路。电力系统的输出电路设计要求也比较严格，在进行设计时要根据电力生产的规模、流通频率、反应时间等配备适宜的输出装备。为了进一步保证PLC系统输出数据的安全性，就需要对PLC系统进行内部相互锁定以及外部硬件相互锁定。三，抗干扰系统。一般新型的技术成果都会在设备上形成二次干扰，在一定程度上影响设备的正常运行，因此可以设计阻隔、布线以及屏蔽等设备对电力系统的电路信号进行阻断。
PLC应根据变电站的需求进行灵活的软件设计，应做到人机界面友好、可移植性高、便于维护等。
5结语
总之，在电气自动化控制系统优化升级的过程中，借助PLC技术，能够不断完善电气自动化控制系统的功能，全面加强电气自动化控制系统的管理工作。在提高其工作质量、工作效率的同时，不断完善电气自动化控制系统的体系。将PLC技术应用到电气自动化控制系统中，能够有效降低系统的能耗，有效解决电气自动化控制系统中存在的问题，使得电气自动化控制系统能够结合时代发展需求，不断优化创新。
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