«——【·前言·】——»
可程式設計邏輯控制器（PLC）是一種用于電氣工程和自動化控制系統的電子裝置，用于自動化和控制各種工業過程。PLC技術因其穩健可靠的設計而在工程師中廣受歡迎。
PLC是一種用于工業自動化的數字計算機，可以對其進行程式設計，以處理特定機械或工業裝置的邏輯和控制信号。PLC結合使用先進的電子裝置和軟體來精确高效地執行任務。
PLC的基本工作原理包括接收來自傳感器或其他外部裝置的輸入信号，并使用程式設計邏輯處理信号。然後處理後的信号用于控制輸出裝置，如閥門、電機和開關。
PLC設計用于在惡劣的環境條件下運作，維護要求最低。它們還被設計為高度可靠，并提供快速響應時間，使其能夠用于發電廠、制造機關和化工廠等關鍵應用。
有幾種類型的PLC可供選擇，每種PLC都有其獨特的特性。最常見的PLC類型是子產品化和緊湊型。
子產品化PLC設計用于需要連接配接多個控制系統的大型工業應用。子產品化PLC允許使用者在需要時添加額外的子產品，使其具有高度可擴充性。
另一方面，緊湊型PLC被設計用于小規模的工業應用，在這些應用中，空間是非常寶貴的。它們的尺寸較小，可擴充性有限，但比子產品化PLC更實惠。
PLC可以使用各種程式設計語言進行程式設計，包括梯形邏輯、功能框圖和結構化文本。
«——【·PLC的特點·】——»
梯形邏輯是可程式設計邏輯控制器最常用的程式設計語言。它是一種圖形程式設計語言，使用符号來表示邏輯運算。它通常用于建立簡單的控制系統。
功能框圖用于建立複雜的控制系統，它們使用圖形符号來表示系統中的功能。它們易于了解，為設計複雜系統提供了一種簡單的方法。
結構化文本是PLC使用的另一種程式設計語言。它類似于C和Python等傳統程式設計語言，通常用于建立複雜的數學算法或循環。
PLC提供了幾個關鍵功能，使其成為工業自動化應用的理想選擇。其中一些關鍵功能包括：
高可靠性：PLC設計用于在惡劣的環境條件下運作，即使在極端條件下也能提供高可靠性。
可擴充性：PLC具有高度可擴充性，允許使用者添加額外的子產品來擴充其控制系統。
速度：PLC提供快速響應時間，使其成為關鍵工業應用的理想選擇，在關鍵工業應用中，時間就是一切。
靈活性：PLC是靈活的，可以程式設計執行各種任務，包括監測和控制工業過程。
通信：PLC提供先進的通信能力，使其能夠與其他工業裝置和系統進行通信。
«——【·PLC的應用優勢·】——»
PLC由三個關鍵元件組成；處理器、輸入/輸出（I/O）子產品和程式設計軟體。處理器子產品是PLC的中央處理單元，負責執行邏輯指令、與輸入/輸出子產品通信以及存儲程式資料。I/O子產品将處理器連接配接到傳感器、執行器和其他裝置。程式設計軟體用于對PLC的邏輯指令進行程式設計。
PLC可以使用不同的程式設計語言進行程式設計。PLC中最常用的程式設計語言是梯形邏輯。梯形邏輯是一種圖形程式設計語言，通過梯形圖上的一系列符号或梯級來表示邏輯函數。PLC中使用的其他程式設計語言包括結構化文本、功能框圖和指令清單。
PLC有不同的類型，包括緊湊型PLC、子產品化PLC和機架安裝PLC。緊湊型PLC體積小、成本效益高，是小型應用的理想選擇。子產品化PLC設計用于需要多個控制系統的大型工業應用。它們允許使用者根據需要添加額外的子產品，使它們具有高度的可擴充性。另一方面，機架安裝的PLC被設計成适合标準的19英寸機架，是空間有限的工業控制系統的理想選擇。
PLC技術應用于制造業、化工、發電、水處理廠和自動化控制系統等各個領域。在制造業，PLC技術用于控制生産線、監控機器性能和優化材料處理流程。在化學工業中，可程式設計邏輯控制器用于調節化學反應、監控工藝參數和確定勞工安全。
在發電中，可程式設計邏輯控制器用于控制和監控發電機、輸電線路和配電系統。水處理廠使用PLC技術來監測和控制水的流速、品質和其他參數。
PLC技術在電氣工程和自動化控制系統中提供了幾個優勢。首先，它通過自動化以前手動完成的流程來降低勞動力成本。通過優化生産流程、減少停機時間和提高産品品質來提高效率。還通過提供先進的安全功能，如緊急停機系統、安全聯鎖和過程監控，提高了安全性。
PLC技術提供了許多好處，如提高效率、增強安全性和降低勞動力成本。不同類型的PLC、程式設計語言群組件使開發高效可靠的工業控制系統成為可能，這些系統适合特定的應用。随着行業不斷擁抱數字化，PLC技術仍将是電氣工程和自動化控制系統的重要組成部分。
一、電氣工程自動化控制示例
制造業是PLC技術在電氣工程自動化控制中最常見的應用之一。PLC用于控制各種裝置，如輸送機、機械臂和裝配線。例如，在汽車制造業中，可程式設計邏輯控制器用于控制在車身上執行焊接、噴漆和其他任務的機械臂的運動。PLC還控制輸送系統，確定零件在制造過程中高效無延遲地移動。
在發電中，可程式設計邏輯控制器用于監測發電機、控制閥和泵的輸出。PLC技術確定發電廠安全高效地運作。在核電站中，反應堆控制系統由安全相關的PLC系統控制。可程式設計邏輯控制器系統確定反應堆在運作期間和緊急停堆時保持穩定。
可程式設計邏輯控制器廣泛用于化學品生産，用于控制化學品流量、監測溫度、自動化混合過程和防止危險情況。在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶的生産中，PLC用于管理整個生産過程，包括控制聚合物熔體的溫度、監測反應容器的壓力和控制擠出過程。
食品加工是PLC技術被廣泛應用的另一個領域。在這個行業中，對混合、烘焙、烹饪和包裝過程的控制對于獲得高品質的産品至關重要。
在肉類加工廠，可程式設計邏輯控制器用于控制炊具中的溫度和濕度，監測傳送帶上産品的重量，并控制包裝過程。
PLC也可以控制水質和供水。例如在污水處理廠中，PLC用于控制泵、閥門和過濾器，以確定進入處理廠的水符合要求的标準。它們還控制整個工廠的水流，并確定水安全排放到環境中。
暖通空調系統是PLC技術必不可少的另一個領域。供暖、通風和空調（HVAC）等系統需要精确控制，以保持舒适和健康的室内環境。例如，在大型商業建築中，PLC自動控制暖通空調系統的運作，確定居住者的環境保持舒适，同時最大限度地減少能源消耗。
可程式設計邏輯控制器也用于運輸應用，以控制各種系統，如交通信号、列車控制系統和機場行李處理系統。在列車控制系統中，可程式設計邏輯控制器用于管理列車的運作，確定安全高效的運作。
PLC在石油和天然氣生産中的應用對于確定生産過程安全高效地運作至關重要。例如，在海上鑽井平台中，PLC用于管理鑽井過程，監測鑽井液的壓力和溫度，并控制鑽機發動機的運作。
電氣工程自動化控制系統在制造業、發電、化工生産、食品加工、水處理、暖通空調、運輸以及石油和天然氣生産中發揮着關鍵作用。
«——【·PLC技術在電氣自動化控制的應用挑戰·】——»
為了解決程式設計的複雜性，組織需要投資于工程師和技術人員的教育訓練和發展，以確定他們擁有使用PLC程式設計自動化控制系統所需的知識和技能。組織還可以利用可用的軟體工具，如圖形程式設計語言和模拟軟體來簡化程式設計過程。
PLC技術在電氣工程自動化控制中應用的另一個挑戰是PLC與其他控制系統的內建。在許多工業環境中，使用不同的控制系統來管理生産過程的各個方面。內建這些系統可能很複雜，需要健壯的通信協定和同步機制。
PLC技術在電氣工程自動化控制中的應用也會給維護帶來挑戰。PLC通常用于惡劣的操作環境，如化工廠，暴露在極端溫度、濕度和化學品中可能會導緻故障或失效。
為了應對維護挑戰，組織需要投資于适當的維護程式和協定。這包括定期檢查、清潔和校準PLC，以確定其正常工作。組織可以使用預測性維護技術，如狀态監測和遠端診斷，在潛在問題發生之前檢測這些問題。
電氣工程自動化控制中的應用也容易受到網絡安全風險的影響。互聯系統的日益使用使工業環境容易受到網絡攻擊，這些攻擊可能對裝置、基礎設施和人員造成重大損害。
為了解決網絡安全風險，組織可以實施網絡安全最佳實踐，如網絡分割、通路控制、加密和入侵檢測系統。組織可以定期進行網絡安全評估和審計，以識别漏洞并采取适當措施來降低風險。
成本考慮是PLC技術在電氣工程自動化控制中應用的一個重大挑戰。PLC可能很昂貴，尤其是對于需要多個控制器的大型項目。此外，程式設計、安裝和維護的成本增加了自動化控制系統的總成本。
為了解決成本問題，組織需要仔細評估自動化控制系統相對于實施成本的效益。這包括考慮通過在自動化控制系統中使用PLC可以實作的潛在投資回報、營運效益以及安全性、效率和生産力的提高。組織可以探索替代解決方案，如基于雲的自動化控制系統或租賃選項，以降低前期成本。
筆者觀點：
PLC是電氣工程自動化控制系統的重要組成部分，提供先進的控制功能、程式設計靈活性和增強的安全性。PLC在自動化控制中的使用提高了工業過程的準确性、生産力和效率，使其更加安全可靠。
随着各行業對自動化的需求不斷增長，電氣工程自動化控制的未來看起來很有希望。PLC技術将繼續成為自動化控制系統的重要組成部分，以實作智能工廠、節能工藝和高生産率工業工藝。
參考文獻：
【1】.A review of the evolution of PLC technologies and associated software tools for industrial automation
【2】.Design and simulation of fuzzy logic based PLC control system for HVAC applications
【3】.An IoT-based architecture for remote monitoring and control of a PLC-based automation system
【4】.Performance evaluation of wireless sensor networks as an alternative to conventional wired networks in a PLC-based industrial automation system