■ 刘少航
摘要：本文基于可编程逻辑控制器(PLC)技术的基本原理，对其在电气工程及其自动化控制中的应用进行深度剖析，希望能够对相关人士有所帮助。
PLC技术以其高可靠性、可编程性、抗干扰能力以及模块化的系统架构，取代传统继电器控制系统并逐步成为现代工业自动化的重要支柱。因此，本文对基于PLC技术的电气工程及其自动化控制进行剖析，旨在进一步推动工程自动化技术的创新。
一、PLC技术概述
PLC技术的本质是基于微处理器的可编程数字控制系统，其采用非易失性存储器存储用户程序，通过循环扫描执行机制实现包括逻辑运算、顺序控制、定时计数、算术处理等在内的多种控制功能，并借助数字与模拟I/O接口实现对工业设备及生产流程的精确控制。
从系统架构来看，PLC技术的突出优势主要体现在三个方面：其一，采用模块化设计理念，支持控制系统的灵活配置与功能扩展；其二，具备工业级电磁兼容性设计，保证在强电磁干扰等恶劣工况下的稳定运行；其三，基于多重冗余设计和故障自诊断机制实现控制系统的高可靠性。这些技术特性使PLC系统能够完全满足现代工业自动化对控制设备长期稳定运行的严苛要求，成为工业控制领域不可或缺的基础平台①。
二、PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用
（一）开关量逻辑控制
传统工业控制领域长期依赖于继电器、接触器及复杂的硬接线电路实现，这种基于硬件逻辑的控制系统不仅存在布线复杂、占地面积大等固有缺陷，更面临可靠性低、灵活性差等技术瓶颈。而PLC技术的出现彻底改变了这一局面，其基于可编程软件方式实现包括逻辑运算、定时控制、计数功能等在内的完整控制逻辑；在虚拟环境中重构开关量输入与输出之间的控制关系，进而以革命性方式取代传统继电器控制电路。
PLC技术与传统继电器控制系统相比具有灵活可编程的特点，其控制逻辑以软件形式实现，仅需修改程序即可快速调整控制策略，无需重新布线就可以提升系统适应性。同时，该技术凭借其高可靠性和快速响应能力可以精确控制开关量信号的时序和逻辑关系，避免了机械继电器触点抖动、寿命有限等问题，使控制过程的稳定性与精确性得到有效保证。此外，PLC技术所采用的模块化结构设计支持输入或输出通道的灵活扩展，能在保障系统升级与维护的前提下适应不同规模的控制需求。在现代工业自动化领域，PLC开关量逻辑控制技术已广泛应用于电机启停、生产线流程控制、工艺设备联锁以及公用工程管理等多个场景，其性能卓越性与系统可靠性为智能制造领域的发展奠定了坚实基础②。
（二）运动控制
运动控制作为工业自动化领域的核心技术之一，在数控机床、工业机器人等高端装备中具有关键性作用；现代PLC技术基于高速计数模块和位置控制模块的集成应用，结合先进的运动控制算法，实现对多轴运动系统的轨迹规划与控制。其中，高速计数模块采用32位高速计数器支持MHz级脉冲信号采集，配合正交编码器接口，可实现μm级的位置反馈精度；位置控制模块则基于S型加减速算法，基于PWM或脉冲+方向信号输出以实现对伺服驱动器位置及速度环的控制，保证运动过程的精确跟随。
基于PLC技术的数控机床通过EtherCAT等实时工业以太网总线，与多轴伺服系统构成分布式运动控制网络，支持直线插补或圆弧插补等复杂轨迹算法并满足五轴联动加工等高精度需求。同时，PLC在机器人控制方面基于D-H参数模型建立运动学方程，借助逆解算法将末端执行器的笛卡尔空间轨迹转换为关节空间运动指令，实现多关节协同控制。
（三）过程控制
过程控制主要针对温度、压力、流量等连续变化的工艺参数进行实时监测与调节，以保证生产系统始终运行在最优工况。PLC技术在这一领域内凭借其强大的模拟量处理能力，基于高精度I/O模块，实现工艺参数的实时采集与数字化转换，并结合控制算法（PID控制）输出调节指令来构建更加完整的闭环控制系统。这种基于实时数据反馈的智能调控方式，不仅可以大幅提升生产过程的稳定性和控制精度，更是让产品质量的一致性得到充分保障。
相较于传统控制方式，PLC过程控制系统展现出明显的技术优势：其模块化架构支持灵活的功能扩展，可编程特性便于快速适应不同工艺需求；系统基于优化控制参数的方式能在保证产品质量的同时实现能源的高效利用，有效降低生产能耗与物料浪费。这种兼顾生产效率与节能减排的控制方案完全契合现代工业智能化、绿色化的发展方向，也为企业的可持续发展提供可加可靠的技术支撑。
结语
总而言之，本文围绕PLC技术在电气工程及自动化控制中的应用展开探讨，重点分析其在工业控制中的关键技术特点、典型应用场景以及未来发展趋势，旨在为相关领域的理论研究与工程实践提供参考。
参考文献：
①刘勇.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用[J].中国设备工程,2025,(01):227-229.
②季鹏飞.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].中国信息化,2024,(04):62-63+61.
（作者单位：商洛学院）
