電氣控制技術(shù)與PLC的論述

王森 郭銳 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

1 電氣控制系統(tǒng)

1.1 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計：

一個是原理設(shè)計，要滿足生產(chǎn)機械和加工工藝的各種控制要求；另一個是工藝設(shè)計，要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用以及維修的需要。原理設(shè)計決定著生產(chǎn)機械設(shè)備的合理性與先進性，工藝設(shè)計決定著電氣控制設(shè)備的生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、造型美觀和使用維護方便等。

1.2 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計原則:

滿足生產(chǎn)機械和工藝過程的要求；控制線路應(yīng)簡單、經(jīng)濟；保證控制線路工作的可靠和安全；設(shè)置完善的保護環(huán)節(jié)；操作、使用、調(diào)試與維修方便。

2 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展

在PLC出現(xiàn)之前，機械控制及工業(yè)生產(chǎn)控制是用工業(yè)繼電器實現(xiàn)的，在一個復(fù)雜的系統(tǒng)中，可能要使用成百上千個各式各樣的繼電器，接線，安裝的工作量很大。如果控制工藝要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)的原件和接線也需要作相應(yīng)的改動，但是這種改造往往費用高、工期長，以至于有點用戶寧愿扔掉舊的控制柜，去制作一臺新的控制柜。繼電器控制的這些固有缺點，給日新月異的工業(yè)生產(chǎn)帶來了不可逾越的障礙。由此，人們產(chǎn)生了一種運球新型控制裝置的想法。

隨著微處理技術(shù)的發(fā)展，PLC也得到了迅速發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善，它不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，是其功能更加完備。目前，為了適應(yīng)大中小型企業(yè)的不同需求，進一步擴大了PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，PLC正在朝著兩個方向發(fā)展:其一是小型PLC向體積縮小，功能增強，速度加快，價格低廉的方向發(fā)展，使之能更加廣泛地取代電氣控制，其二是大中型PLC向大容量，高可靠性，多功能，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，使之能對大規(guī)模，復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制。

3 PLC的基本組成

PLC是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機系統(tǒng)基本相同。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。

3.1 整體式PLC：

將中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入單元、電源、通訊接口等組裝成一體，構(gòu)成主機，另外還有獨立的I/O擴展單元與主機配合使用。主機中CPU是PLC的核心，I/O單元是連接CPU與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機等外部設(shè)備的連接。

3.2 組合式PLC：

將CPU單元、輸入單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模板，各模板插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互連接。裝有CPU單元的底板稱為CPU底板，其他稱為擴展底板。CPU底板與擴展底板之間電纜連接，距離一般不超過10m。

4 PLC的特點

使用靈活，通用性強；可靠性高，抗干擾能力強；編程,簡單，使用方便；接線簡單，功能強；體積小，重量輕,功耗小,性價比高，易于實現(xiàn)機電一體化；設(shè)計,施工,調(diào)試周期短。

5 PLC任務(wù)編程的特點

5.1 可將程序分解為多個任務(wù)

由多人共同開發(fā)，最終可以方便地將分別設(shè)計的各個任務(wù)組織起來，合并在一個用戶程序中。

5.2 根據(jù)功能可將某些任務(wù)定制為獨立性強的標(biāo)準(zhǔn)化模塊

這樣在進行新的編程時，如果有相同的功能要求，就可以方便地移植先前已有的任務(wù)模塊。任務(wù)的新標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計也便于將多人開發(fā)的程序組織、融合起來。為做到任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計時要用到符號編程、符號的全局和本地的指定，本地變量地址的自動分配。

5.3 提高總體響應(yīng)性能

將系統(tǒng)分為總體管理程序和各個獨立的控制程序，根據(jù)需要可以僅使某個控制程序運行，因此提高了系統(tǒng)總體的響應(yīng)性能。

5.4 修改與調(diào)試方便

由于可以多人分工按任務(wù)進行編程、調(diào)試，提高了工作效率。當(dāng)程序與要修改時，只需要對變更部分的任務(wù)進行修改即可，維護簡便。通過CX-P軟件中符號變量的全局/本地設(shè)定以及“局部變量”地址的自動分配功能，在調(diào)試時能夠很容易識別某個地址是程序固有的還是與其他程序共享的，另外由于不需要進行程序間地址的重復(fù)檢驗，提高了調(diào)試效率。

5.5 容易實現(xiàn)程序的切換

在程序中使用任務(wù)管理指令，可以控制指令的任務(wù)，使其在需要時開始運行或停止。

5.6 用戶程序的可讀性好

通過對用戶程序的結(jié)構(gòu)化編寫，對傳統(tǒng)上采用跳轉(zhuǎn)指令的程序進行模塊化處理，使用戶程序更加容易理解。

6 總結(jié)

上文對于基于PLC電氣自動化控制做了簡單的介紹，隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，PLC技術(shù)在機械控制中做到了很大的應(yīng)用，早今后實際工作中也要非常重視這一領(lǐng)域。