PLC控制系統(tǒng)在電氣設備中的應用研究

陳雪飛

摘要：在電氣設備中應用了PLC控制系統(tǒng)后,能夠大大簡化過去傳統(tǒng)的復雜繼電器邏輯,提高了電氣系統(tǒng)的安全性和可靠性。同時,PLC系統(tǒng)的操作簡單、故障率低,運行穩(wěn)定、維護方便等特點,也使得PLC控制系統(tǒng)在電氣設備中的應用范圍越來越廣泛,提高了電氣設備的現(xiàn)代化、自動化水平,因此,應該在電氣設備中大力推廣PLC控制系統(tǒng)。

關鍵詞：PLC控制系統(tǒng)電氣設備應用

中圖分類號： TL503.6 文獻標識碼： A

文章根據(jù)自己工作經(jīng)驗，通過以下PLC應用實例，得出了PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢和特點，進而得出了PLC 控制系統(tǒng)在電氣設備的設計。

一、 PLC 控制系統(tǒng)在電氣設備中的典型應用。

在傳統(tǒng)的電氣設備控制系統(tǒng)中，主要是由繼電器裝置實現(xiàn)的，系統(tǒng)是通過自動的方式實現(xiàn)用戶預先輸入的指令，并且根據(jù)指令的內(nèi)容執(zhí)行相關的操作。通常情況下，電氣設備的控制系統(tǒng)主要包括輸入模塊、輸出模塊以及控制模塊三個部分組成，并且其中的控制模塊主要由繼電器和相關的觸點、傳感器以及開關按鈕等組成，而指示燈、電磁閥等則作為其輸出部分。這三個部分按照一定的順序通過線路進行連接組成了電氣設備的控制系統(tǒng)，然而，由于傳統(tǒng)的電氣設備控制系統(tǒng)中的操作較為復雜，而且系統(tǒng)的可靠性得不到保障，系統(tǒng)的整體可靠性較低，因此就需要考慮可靠性更高的控制系統(tǒng)，這也整是PLC 控制器產(chǎn)生和大規(guī)模應用的原因。

在PLC 控制系統(tǒng)中，其組成部分同樣包含著輸入、輸出以及控制三個模塊組成，所不同的是 PLC 控制系統(tǒng)采用的是可編程控制器，它能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設備控制的簡便性和較高的可靠性，而且在進行 PLC 控制系統(tǒng)的構建時，其操作的難度相比傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)也有著很大的提升。因此，基于 PLC 控制器的電氣設備控制系統(tǒng)能夠獲得大規(guī)模的市場應用。下面對 PLC 控制系統(tǒng)的主要應用案例進行分析，以期能夠更好的改善 PLC 控制系統(tǒng)的性能。PLC 控制系統(tǒng)在電氣設備改造中的應用。老舊的電氣設備的改造是目前我國面臨的一個重大難題，而 PLC 控制系統(tǒng)由于其操作的簡便性和易于實現(xiàn)等特點，決定了其在老舊電氣設備改造中的大規(guī)模應用。

具體來講，其實現(xiàn)分為軟件和硬件兩個方面。首先在硬件方面，需要對 PLC控制器的型號及其相關的配套模塊進行詳細的選擇。在進行 PLC 控制器的選擇時主要考慮其性能參數(shù)、價格以及配套設備模塊的數(shù)量等因素 ；其次是設備的輸入輸出端口的選擇，一般情況下選擇端口數(shù)量時要留出一定的備用空間，同時對輸入輸出端口的具體性能仔細進行分析，以更好的提高 PLC 控制器的性能 ；最后是控制器電源模塊的選擇，在選擇的電源能夠滿足 PLC 控制器需求的情況下，還需要對PLC 控制器的抗干擾性能進行考慮，這主要是由于 PLC 控制器的工作環(huán)境惡劣，而且其性能受到環(huán)境的影響較大，因此在硬件實現(xiàn)上就需要對其抗干擾性能進行考慮。

而且在 PLC 控制器的存儲器選擇上，除了基本的存儲器以外還需要選擇一個合適的備用存儲器，以更好的提高 PLC 控制器的系統(tǒng)可靠性。在軟件實現(xiàn)方面，首先要根據(jù) PLC 控制器的功能進行系統(tǒng)的初始化設計，在此過程中整個電氣控制系統(tǒng)的啟動、關閉條件進行確定，從而確定 PLC 程序的結構。同時還需要選擇合適的語言對 PLC 控制器的系統(tǒng)功能進行描述，并且對所編寫的程序進行檢查 ；最后完成整個 PLC 控制系統(tǒng)的調(diào)試工作。

二、PLC 控制系統(tǒng)的原理、特點。

PLC即為可編程控制器，其主要被應用于工業(yè)環(huán)境，尤其是電力系統(tǒng)中。20世紀下半葉，計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，使可編程控制系統(tǒng)應運而生。PLC控制技術最初被應用于汽車工業(yè)，并取得很大成功。網(wǎng)絡取得很大發(fā)展之后，PLC技術開始不斷向電氣一儀表一計算機控制一體化方向發(fā)展。到目前為止，其設計安裝和調(diào)試的簡便性、編程方法的簡單性、超強的適應性等特點，使其成為自動化技術發(fā)展的熱點和前沿技術。在硬件組成方面，主要包括主處理器、輸入輸出端口、功能實現(xiàn)模塊以及外界通信模塊等方面，其組成結構類似于一臺計算機。同時內(nèi)部存儲器能夠執(zhí)行邏輯運算、計數(shù)、算數(shù)操作等多項用戶指令，也正是由于 PLC 有著良好的擴展性，能夠通過外界接口與外部設備實現(xiàn)良好的對接，因此其在工業(yè)控制領域有著較大的發(fā)展，成為了工業(yè)控制系統(tǒng)的核心。

PLC 控制系統(tǒng)在進行工作時，首先對用戶的指令信息進行掃描，并且將掃描信息中的指令逐一執(zhí)行，這也正是其作為一種初期的簡單可編程邏輯處理器需要實現(xiàn)的功能。然而隨著 PLC 技術的不斷發(fā)展和工業(yè)控制領域?qū)τ?PLC 要求的不斷提高，在工業(yè)領域的應用已經(jīng)遠遠超出了簡單的邏輯應用范疇，其實現(xiàn)的功能得到了很大程度的擴展。在具體實現(xiàn)方面，PLC 控制器的設計一般體積較小，并且屬于即插即用型，便于進行 PLC 控制器的更換和連接，因此在建立 PLC 控制系統(tǒng)時，所需的時間較短，同時 PLC 控制系統(tǒng)的用戶界面設計較為簡單，便于用戶對其進行掌握，同時用戶還可以通過 PLC 的運行裝置指示信息進行故障檢查，用戶可以在發(fā)展故障時及時的排除或者更換相關的模塊，因此 PLC控制器還有著便于后期維護、易于實現(xiàn)等特點。

在其應用方面，PLC 技術展現(xiàn)出了較好的應用性能，具有較好的系統(tǒng)適應能力和抗干擾能力，而且系統(tǒng)具有較高的可靠性和良好的系統(tǒng)擴展性，因此，PLC 技術的應用領域可以擴展到復雜電磁環(huán)境的領域，以更好的提高系統(tǒng)的整體抗干擾能力和系統(tǒng)可靠性。此外，PLC 技術還在系統(tǒng)的各個模塊之間預先設置了輻射屏蔽的相關裝置，同時使得系統(tǒng)硬件具備了自檢和抗干擾的能力。因此，PLC 產(chǎn)品有著十分豐富的應用，其接口模塊的的數(shù)量也十分龐大，這對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的應用有著重要意義。

三、PLC 控制系統(tǒng)在電氣設備的設計。

1、 PLC 控制系統(tǒng)的過程設計。整個具體的設計過程應當確定 PLC在電氣設備所需要完成的實現(xiàn)目標，然后在這條件基礎上確認 PLC 控制系統(tǒng)在電氣設備當中的相應范圍，依據(jù)采用的控制系統(tǒng)電路來確認相匹配的主機，最后依據(jù)所選主機而選取有關的配套模塊。

2、 PLCI/O 接口地址的設計。I/O 接口地址設計應當作為 PLC 系統(tǒng)設計過程中十分重要的環(huán)節(jié)。對于軟件方面而言，只需要確定 I/O 接口的地址之后才可以進行有關的軟件編程工作 ；對于硬件與 PLC 外圍電路而言，只需要確定 I/O 接口地址之后才可以進行繪圖、接線與裝配等具體工作。

3、 PLC 控制系統(tǒng)的設計。

⑴ PLC 控制系統(tǒng)的硬件設計在電氣設備相應的 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設計環(huán)節(jié)當中，最關鍵的即為電氣設備的相應控制系統(tǒng)設計，其目的在于能夠控制整個電氣設備硬件系統(tǒng)的執(zhí)行狀況。通常情況下 PLC 抗干擾設計包含了三個部分，其一為電源系統(tǒng)的抗干擾設計，目的是為了能夠控制電網(wǎng)的干擾 ；其二為輸入輸出部分的抗干擾設計，目的在于為了能夠控制輸入輸出的電流干擾。 其三為外部配線的抗干擾設計，目的在于為了能夠避免外部配線之間的相互干擾。

⑵ PLC 控制系統(tǒng)的軟件設計。PLC 控制系統(tǒng)相應的程序設計通常分成五個步驟 ：首先應當確定控制系統(tǒng)的啟動與關斷條件等 ；其次應當判斷控制程序中的輸出對象是否具備啟動或者關斷的限制條件 ；另外輸出對象依據(jù)標準方程實行編程工作 ；同時把已知條件代入從而設計出程序?qū)奶菪螆D ；最后對所編寫程序進行相應的檢查修改工作。

4、PLC 控制系統(tǒng)的調(diào)試。

⑴模擬式調(diào)試。實行硬件式模擬調(diào)試的條件為控制系統(tǒng)和主電源處于斷開狀態(tài)，從而把硬件獨立出來能夠進行模擬式調(diào)試。在模擬式調(diào)試過程當中，軟件部分的調(diào)試工作主要是借助各種形式的輸入控制與觀察信號指示燈的變化情況來達成的，即應用開關、電位表與萬用表等各種模擬輸入信號，在觀察 PLC 控制系統(tǒng)的輸出邏輯關系來確定軟件部分是否可以正常執(zhí)行。

⑵聯(lián)機式調(diào)試。在模擬式調(diào)試成功的條件下，就能夠?qū)嵭邢到y(tǒng)的聯(lián)機式調(diào)試工作。聯(lián)機式調(diào)試目的在于測試 PLC 控制系統(tǒng)軟件與硬件部分之間的兼容性程度，即把模擬式測試通過的軟件程序加載至 PLC 控制電路之中執(zhí)行的實際運行。

結語：

綜上所述，本文主要分析了 PLC 控制系統(tǒng)相關的具體硬件設計方案，根據(jù)單片機系統(tǒng)對于溫度參數(shù)實行實時采集和控制處理，把實際溫度和設置的兩個溫度實行對比來控制風扇與加熱器的實際運行工作，同時介紹 PLC 控制系統(tǒng)在實際電氣設備控制系統(tǒng)中具體的實踐應用。

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