探析PLC在電氣自動控制系統(tǒng)中的設(shè)計及應(yīng)用

李曉甫 史俊文

摘要：在較差工業(yè)環(huán)中，PLC對控制系統(tǒng)要求較高的電氣設(shè)備自動控制系統(tǒng)較為適用，可以代替計算機(jī)輔助完成各種控制任務(wù)。本文闡述了PLC在電氣控制系統(tǒng)中的設(shè)計，并分析了PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，希望對提高電氣控制系統(tǒng)自動化水平有所裨益。

關(guān)鍵詞：PLC系統(tǒng)；電氣自動控制系統(tǒng)；設(shè)計；應(yīng)用

在傳統(tǒng)的電氣控制當(dāng)中所使用的是接觸器和繼電器進(jìn)行控制，這種控制系統(tǒng)的線路較為復(fù)雜，在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)各種運(yùn)行故障，影響電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而用PLC代替原來的繼電器控制能夠有效減少電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中的故障，提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平。

一.PLC在電氣控制系統(tǒng)中的設(shè)計

PLC的全稱為可編程邏輯控制器，PLC屬于專門為工業(yè)體系生產(chǎn)而設(shè)計出來的電子化控制裝置，該裝置之所以能夠被廣泛的應(yīng)用到各個生產(chǎn)行業(yè)之中，其根本原因就是由于其具有通用性、靈活性、可靠性等方面的優(yōu)勢。對電氣控制中的PLC系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計過程中，首先應(yīng)該對電氣自動控制任務(wù)進(jìn)行確定，然后對PLC的功能和價格進(jìn)行比較，選擇比較適合電氣控制系統(tǒng)的程控器主機(jī)。在選定相應(yīng)的主機(jī)后，技術(shù)人員還要對相應(yīng)的模擬量單元、位置控制單元、顯示設(shè)定單元進(jìn)行確定，完成PLC設(shè)計的第一步，然后再進(jìn)行下面的設(shè)計，具體來說在確定PLC主機(jī)后的設(shè)計步驟主要包括確定I/O地址、設(shè)計控制系統(tǒng)以及調(diào)試系統(tǒng)。

1、對I/O地址進(jìn)行確定后才能開始控制系統(tǒng)的設(shè)計，因而I/O地址確定這一步是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，在將I/O點(diǎn)的地址、代碼、名稱等確定好后，技術(shù)人員才能進(jìn)行編程設(shè)計，并對裝配圖、接線圖等進(jìn)行設(shè)計，對線路進(jìn)行裝配和連接。

2、在完成對I/O地址的確定之后接著進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計，控制系統(tǒng)設(shè)計主要可以分為軟件設(shè)計和硬件設(shè)計兩部分，其中硬件設(shè)計主要包括對PLC控制器進(jìn)行設(shè)計，對電氣線路進(jìn)行設(shè)計，對外圍路線進(jìn)行設(shè)計以及實(shí)施抗干擾設(shè)計。而軟件設(shè)計則主要是對PLC控制程序進(jìn)行編寫和設(shè)計，主要包括對主程序、子程序以及中斷程序進(jìn)行設(shè)計等，軟件設(shè)計需要依靠設(shè)計者自身經(jīng)驗來完成，在設(shè)計方法上主要有狀態(tài)表法、流程圖法、功能圖法以及邏輯代數(shù)法等。

3、在最后一步調(diào)試系統(tǒng)當(dāng)中，技術(shù)人員需要對系統(tǒng)中的軟件部分和硬件部分分別進(jìn)行調(diào)試，以保證整個系統(tǒng)均能夠正常運(yùn)行。在調(diào)試當(dāng)中主要有兩種方法，一是模擬調(diào)試方法，在對硬件部分進(jìn)行模擬調(diào)試過程中，需要將主電路斷開，然后對各個硬件的控制部分是否安裝正確進(jìn)行手動檢查和調(diào)試，而對軟件部分進(jìn)行模擬調(diào)試時則需要對各種開關(guān)信號進(jìn)行模擬輸入，以觀察PLC的輸出端各種指示燈的顯示是否正常，在模擬量信號的選取上，技術(shù)人員則可以通過將萬用表、電位器和開關(guān)等相互配合來對現(xiàn)場的傳感器和開關(guān)信號進(jìn)行模擬，然后對PLC輸出端的邏輯關(guān)系進(jìn)行觀察，以檢驗其邏輯關(guān)系是否符合電氣控制要求。另一種調(diào)試方法是聯(lián)機(jī)調(diào)試，這種方法是將調(diào)試好和編制好的程序直接下載到PLC當(dāng)中，在現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。在調(diào)試過程中要將主電器斷開，只對控制電路進(jìn)行調(diào)試?，F(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試能夠幫助技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)PLC系統(tǒng)中存在的問題，并及時進(jìn)行解決。在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試過程中，通過反復(fù)檢查程序系統(tǒng)和接線系統(tǒng)能夠?qū)㈦[藏在系統(tǒng)軟件和硬件當(dāng)中的問題找出來，從而使PLC的設(shè)計更加符合電氣控制系統(tǒng)要求。

二、PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著自動化技術(shù)在電氣控制中應(yīng)用越來越廣泛，越來越多的自動控制系統(tǒng)在電氣控制中得到了應(yīng)用，其中PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用也逐漸廣泛。其在電氣控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用可以從以下幾方面來體現(xiàn)：

1、在I/O地址選擇上，I/O地址的確定是PLC設(shè)計階段中的基礎(chǔ)步驟，因而在I/O的選擇上技術(shù)人員應(yīng)該格外小心謹(jǐn)慎，首先是對I/O的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行明確，技術(shù)人員在選取相應(yīng)的點(diǎn)數(shù)時應(yīng)該從備用和擴(kuò)充的角度進(jìn)行考慮，以便能夠滿足以后控制系統(tǒng)的運(yùn)行要求。接著是對離散輸入輸出進(jìn)行選擇，其中對輸入和輸出接口應(yīng)該選擇標(biāo)準(zhǔn)輸入和輸出接口，這樣能夠在系統(tǒng)中的開關(guān)、傳感器和控制開關(guān)設(shè)備等之間進(jìn)行通用，一般交流輸入或輸出的量程為24～240V，而直流輸入或輸出量程則為5～240V，若所安裝的控制系統(tǒng)的電力由不同電源提供，則可選擇帶有隔離的公共線路。在將輸入和輸出接口和線路選擇完畢后，需要對輸入或輸出進(jìn)行模擬，以確定I/O地址能夠正常使用，在模擬過程中，輸出接口的信號是感知傳感器產(chǎn)生的，模擬主要是對輸入或輸出接口的流量、壓力和溫度數(shù)值進(jìn)行測量，并將其應(yīng)用到電流或電壓輸出設(shè)備當(dāng)中。

2、在PLC機(jī)型和功能的選擇上，技術(shù)人員在將PLC應(yīng)用到電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中時應(yīng)該根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的具體情況和電氣設(shè)備要求來選擇相應(yīng)的機(jī)型和功能，同時在選擇過程中還要注意對機(jī)型運(yùn)行的功能和可靠性情況進(jìn)行選擇，并且注意要留有一定余量，這樣才能滿足調(diào)試和擴(kuò)展需求，方便以后進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，提升控制系統(tǒng)的控制水平。

3、系統(tǒng)控制元件的設(shè)計。系統(tǒng)控制元件設(shè)計是控制系統(tǒng)設(shè)計中硬件設(shè)計的重要部分，對其進(jìn)行設(shè)計的內(nèi)容主要包括對存儲器空間進(jìn)行分配，確定專用存儲器，對系統(tǒng)初始程序進(jìn)行設(shè)計，對功能子程序進(jìn)行編制，并對其他輔助程序進(jìn)行設(shè)計等等內(nèi)容。具體的設(shè)計步驟是先對系統(tǒng)進(jìn)行安裝，并將接觸器、熔斷器、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及PLC都安裝到配線板上，然后將PLC的各種線路接好。然后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，在調(diào)試過程中重點(diǎn)是對軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，以使控制元件能夠符合控制系統(tǒng)要求，最后進(jìn)行試運(yùn)行，將控制元件安裝到相應(yīng)的控制系統(tǒng)當(dāng)中，然后進(jìn)行試運(yùn)行，對元件在試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行觀察，若出現(xiàn)問題則需要立即將控制系統(tǒng)停止，對相應(yīng)問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并積極采取措施進(jìn)行解決，然后再次進(jìn)行運(yùn)行，確認(rèn)沒有問題之后，進(jìn)行驗收。

4、對系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計，在軟件設(shè)計方面，PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是在上位機(jī)軟件和下位機(jī)編程軟件設(shè)計上，其中對上位機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計是PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計中的重點(diǎn)內(nèi)容。在軟件選擇上可以選擇RSVIEW32型監(jiān)控軟件，其能夠為用戶提供直觀便利的圖形化顯示，并能夠為用戶提供和構(gòu)造相應(yīng)的控制方案，且操作較為簡單，技術(shù)人員容易上手，從而有效簡化了整個電氣控制系統(tǒng)，避免了系統(tǒng)故障的發(fā)生，有效提高了電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。

綜上，將PLC應(yīng)用到電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)當(dāng)中后能夠有效簡化繼電器邏輯，簡化自動控制系統(tǒng)，從而有效提高了控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，且PLC系統(tǒng)的操作較為簡單，有效減少了電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中的控制故障，可以對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行推廣應(yīng)用，以保證電氣設(shè)備的自動控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定有效地運(yùn)行。

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