【关键词】电气工程；自动化控制；可编程逻辑控制器

引言

二十世纪六十年代，为应对汽车制造业产线频繁调整的需求，PLC技术应运而生，逐步取代机械继电器成为工业控制的中枢神经。其核心在于将逻辑控制指令转化为可重复执行的程序代码，通过中央处理器对输入信号进行实时解析并驱动输出设备。随着通信技术与嵌入式系统的融合发展，现代PLC已突破单一逻辑控制功能，集成模拟量处理、运动控制及网络通信模块，形成适应复杂工况的解决方案。智能工厂建设浪潮中，PLC技术支撑着从离散制造到流程工业的全链条自动化升级，成为提升设备互联互通水平的关键使能技术。

一、PLC技术概述

PLC作为工业自动化领域的核心控制装置，其本质在于通过预设程序对输入信号进行逻辑运算并驱动执行机构。中央处理器承担着解析指令与协调系统运行的核心任务，内部存储器不仅存储用户编制的梯形图程序，还实时记录设备运行状态数据以备故障回溯。输入输出接口模块作为物理层与现场设备的连接枢纽，能够将传感器采集的温度信号转换为数字量，同时将控制指令转化为继电器动作信号驱动电机启停。系统采用循环扫描工作机制，每个扫描周期依次完成输入采样、程序执行与输出刷新三个阶段，确保逻辑运算与设备响应的时序一致。

硬件架构遵循模块化设计理念。电源模块为各单元提供稳定电压，通信接口支持以太网或现场总线协议实现多机联动，扩展槽允许根据控制需求增配模拟量采集卡或高速计数模块。编程软件提供直观的图形化编辑界面，工程师可通过拖拽触点线圈符号构建自锁互锁电路，利用功能块封装常用算法提升代码复用率。抗干扰性能得益于光耦隔离技术与金属屏蔽外壳的组合应用，即使在电弧焊机或变频器产生的强电磁环境中仍能维持稳定运行状态。设备维护人员借助在线监测功能可实时查看输入输出点状态，强制置位复位操作便于现场调试时快速验证执行机构动作逻辑[1]。

二、PLC技术在电气工程中的应用

（一）在电力系统中的应用

电力系统中部署的PLC装置通常嵌入变电站综合自动化框架，实时采集断路器位置信号与电流互感器二次侧数据，依托光纤通信网络向调度中心上传设备运行状态。当监测到母线电压越限或馈线过载时，逻辑程序自动触发隔离开关联锁逻辑，防止误操作引发设备损毁。调度自动化平台整合PLC上传的负荷曲线与气象数据，运用模糊算法预测未来两小时的区域用电需求，动态调整主变分接头档位维持电压合格率。环网柜内的PLC单元通过GOOSE报文实现馈线故障快速定位，与继电保护装置协同执行故障区段隔离操作，非故障区域供电恢复时间缩短至毫秒级。在新能源场站并网场景中，PLC根据逆变器输出功率波动自动切换无功补偿模式，抑制谐波含量避免电网电压畸变。变电站巡检机器人搭载的微型PLC解析红外热成像仪数据，识别刀闸触头过热缺陷并生成检修工单，替代人工手持测温枪的定期巡查模式。电力设备制造商为地理信息系统组合电器定制PLC控制柜，预设机械联锁逻辑防止带电操作接地开关，硬接线回路与软件闭锁形成双重防护机制。调试工程师通过人机界面模拟倒闸操作流程，验证PLC程序逻辑与五防闭锁规则的兼容性，确保防误系统在极端工况下的可靠性。

（二）在电气设备控制中的应用

电动机控制场景中，PLC通过解析编码器脉冲信号与电流传感器反馈值，动态调整变频器输出频率以匹配负载变化。当三相异步电机启动时，软启动程序逐步提升电压幅值避免电流冲击，过载保护模块持续监测绕组温度并触发分级报警机制。电梯控制系统采用双PLC冗余架构，轿厢平层定位依靠光电开关与磁栅尺复合检测，门机驱动回路集成力矩限制功能防止夹伤乘客。智能断路器控制柜内，PLC根据负荷电流谐波含量切换滤波电容投切策略，故障录波功能可存储短路事件前八个周波的波形数据[2]。