芻議PLC在電氣控制線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

何曉嬋

（白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 白銀 730900）

現(xiàn)階段，PLC有關(guān)技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，在各領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸廣泛，結(jié)合該技術(shù)可靠性與適應(yīng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，可以在電氣控制線路設(shè)計(jì)中推廣應(yīng)用，增強(qiáng)系統(tǒng)控制作用。

1 PLC的結(jié)構(gòu)與配置

PLC發(fā)展至今，基本結(jié)構(gòu)通常以模塊式與箱體式為主。盡管形式結(jié)構(gòu)上差異較為明顯，但是，在整體組成上卻是大致相同的，通常由CPU板、顯示面板、內(nèi)存塊、I/O板、電源等部件組成。針對(duì)PLC的配置，通常以總線式開放結(jié)構(gòu)為主，可以和用戶需求充分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)I/O能力的拓展，實(shí)現(xiàn)控制能力的多樣性發(fā)展。

2 設(shè)計(jì)步驟

（1）設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分掌握系統(tǒng)對(duì)象工作工藝要求與基本流程，主要包含壓力和溫度的控制參數(shù)的確定；各控制對(duì)象相互之間的約束關(guān)系動(dòng)作順序等，為了加強(qiáng)工作的嚴(yán)謹(jǐn)性，應(yīng)盡量畫出具體流程圖。之后應(yīng)確定控制方案最優(yōu)解，選定控制方案時(shí)，應(yīng)確定受到PLC控制的軟件與硬件結(jié)構(gòu)，以及受設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制的通訊與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、D/A和A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)個(gè)數(shù)、I/O接口類型數(shù)目、設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)等，設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)主要包含內(nèi)存與ROM容量、時(shí)鐘頻率、插槽數(shù)量。

設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重點(diǎn)，在于對(duì)機(jī)型與有關(guān)功能模板的選擇引起足夠重視。首先，應(yīng)充分考慮機(jī)型可靠性與運(yùn)行功能的穩(wěn)定；其次，應(yīng)考慮控制系統(tǒng)類型，不僅需要滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求，還要預(yù)留出一定余量，為擴(kuò)展與調(diào)試帶來(lái)便利。

（2）應(yīng)選擇I/O，也就是輸入與輸出。第一步，是在充分考慮后續(xù)備用與擴(kuò)充的前提下，確定I/O點(diǎn)數(shù)；第二步，離散輸入輸出。在開關(guān)、傳感器、控制設(shè)備中應(yīng)用輸入輸出接口，即可接收信號(hào)，通常情況下，交流輸入輸出量程在24～240V，直流輸入輸出量程在5～240V，若對(duì)輸入輸出設(shè)備供電電源類型不同，則應(yīng)配置隔離公共線路；第三步，模擬輸入輸出。模擬輸入輸出接口最大的作用，就是接收并感知來(lái)自傳感器的信號(hào)，這些接口可以測(cè)量壓力、流量與溫度，實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備電壓電流的功能；通常情況下，接口量程主要包含4～20mA、0～+10V等；第四步，智能式輸入輸出。模塊自身在對(duì)信號(hào)進(jìn)行輸入與輸出時(shí)，可以在事先規(guī)定方式下進(jìn)行，將處理結(jié)果反饋給中央處理器，從而達(dá)到提升PLC處理效率的目的，節(jié)省存儲(chǔ)器容量。智能式輸入輸出模塊重點(diǎn)包含多回路PID調(diào)節(jié)器、凸輪模擬器、高速計(jì)數(shù)器、ASCII/BASIC處理器等。其中高速計(jì)數(shù)器可以做加法與減法計(jì)數(shù)，凸輪模擬器有速度補(bǔ)償，可用作絕對(duì)編碼輸入。

（3）在選擇電源模塊時(shí)，一般只會(huì)考慮輸出電流，電源模塊一定要保證超過處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等電流消耗總和。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)充分考慮環(huán)境對(duì)可編程控制器產(chǎn)生的重要影響。在結(jié)構(gòu)上，可編程控制器主要包含電阻、電容、晶體管等元器件，一旦環(huán)境產(chǎn)生較大變化，例如周圍產(chǎn)生震動(dòng)、沖擊，或者溫度濕度變化較大，就會(huì)影響這些元器件的可靠性甚至使用壽命。除此之外，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制元器件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含以下幾種：存儲(chǔ)器空間分配、系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)、功能子程序編制、專用存儲(chǔ)器確定、故障應(yīng)急措施、輔助程序設(shè)計(jì)等。

設(shè)計(jì)步驟還包含以下內(nèi)容：首先，是系統(tǒng)接線安裝，應(yīng)將PLC、接觸器、熔斷器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等安裝于配線板上；其次，是調(diào)試系統(tǒng)，調(diào)試系統(tǒng)主要涵蓋兩個(gè)部分，硬件與軟件調(diào)試系統(tǒng)，以軟件系統(tǒng)調(diào)試為主要任務(wù)；最后，是試運(yùn)行系統(tǒng)，系統(tǒng)在試運(yùn)行中，設(shè)計(jì)者一定要隨時(shí)觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況，若出現(xiàn)問題，應(yīng)第一時(shí)間停機(jī)檢修，并對(duì)產(chǎn)生的問題進(jìn)行科學(xué)分析，為后續(xù)安裝運(yùn)行帶來(lái)參考指導(dǎo)意義。

3 PLC自動(dòng)控制技術(shù)在電氣自動(dòng)控制中的應(yīng)用

3.1 交通領(lǐng)域

交通領(lǐng)域中，應(yīng)用電氣自動(dòng)控制最廣泛的當(dāng)屬信號(hào)燈，可以保證交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行，路上車輛和行人可以遵守交通規(guī)則。對(duì)交通領(lǐng)域電氣自動(dòng)控制而言，PLC可以通過編程邏輯控制方式指揮交通信號(hào)燈，增強(qiáng)線路控制的精準(zhǔn)性。與此同時(shí)，借助PLC技術(shù)，交通電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)還能加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)整體的總控效應(yīng)。舉例來(lái)說，若路口出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)通過監(jiān)控設(shè)施，對(duì)路面信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，及時(shí)將路面信息反饋至有關(guān)交管部門。在此過程中，無(wú)論是監(jiān)控系統(tǒng)的控制，還是信息傳輸?shù)娜蝿?wù)，都是通過PLC自動(dòng)控制技術(shù)完成的，不需要人工操作與發(fā)出指令，因此，可以有效減少交通事故的發(fā)生。

3.2 數(shù)控領(lǐng)域

電氣自動(dòng)控制同樣在數(shù)控領(lǐng)域大顯身手，PLC技術(shù)自帶編程優(yōu)勢(shì)，可以使數(shù)控準(zhǔn)確度得到有效提升。舉例來(lái)說，PLC編程方式，可以對(duì)數(shù)控電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，起到很好地輔助作用，保證數(shù)控機(jī)床可以在規(guī)定范圍內(nèi)，加強(qiáng)數(shù)控電氣精準(zhǔn)程度，降低系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的誤差。基于此，企業(yè)一定要結(jié)合自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)需求，匹配與之相符合的PLC系統(tǒng)，提高數(shù)控領(lǐng)域的生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量。

3.3 空調(diào)領(lǐng)域

電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)在空調(diào)領(lǐng)域，應(yīng)用難度更高，通過PLC控制技術(shù)，可以有效降低難度。盡管空調(diào)系統(tǒng)在控制方法上較為多樣，但是，PLC確是控制效率最高的方式，可以減少系統(tǒng)受到外界因素的負(fù)面影響，在程序規(guī)定下，保證空調(diào)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的高效性。以中央空調(diào)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)為例，PLC自動(dòng)控制技術(shù)可以控制整個(gè)系統(tǒng)，降低系統(tǒng)運(yùn)行誤差，提升運(yùn)行效率的同時(shí)，還能延長(zhǎng)系統(tǒng)維護(hù)年限。

3.4 機(jī)床領(lǐng)域

在機(jī)床領(lǐng)域中，CNC與PLC是兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部的信息傳遞，通常在CNC內(nèi)部完成。至于機(jī)床電氣控制信號(hào)與PLC間的信息傳遞，則主要通過I/O與CNC接口進(jìn)行，功能包括以下幾點(diǎn)：系統(tǒng)急停、面板信號(hào)處理、PLC初始化、機(jī)床工件自動(dòng)加緊等，數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用PLC，可以全面提升過程監(jiān)控自動(dòng)化水平，有助于提升系統(tǒng)生產(chǎn)率。

3.5 立體倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域

立體倉(cāng)庫(kù)是物流環(huán)節(jié)與倉(cāng)儲(chǔ)管理中的重中之重，當(dāng)前社會(huì)背景下，立體倉(cāng)庫(kù)主要分成巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、升降橫移式等類型，在組成結(jié)構(gòu)上有計(jì)算機(jī)、堆垛機(jī)、PLC、出入庫(kù)輸送機(jī)、穿梭機(jī)等，其中，PLC作為核心系統(tǒng)，對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)電氣控制有重要價(jià)值。在電機(jī)控制上，立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)通常會(huì)以閉環(huán)控制方式為主，主要是通過高速計(jì)數(shù)器分析來(lái)自編碼器的轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)，后續(xù)形成數(shù)字信號(hào)，傳入PLC，形成電機(jī)閉環(huán)控制。立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用PLC電氣控制，可以使倉(cāng)庫(kù)貨物出入庫(kù)效率得到提升，改善過去倉(cāng)儲(chǔ)管理模式的一些弊端。

3.6 紡紗系統(tǒng)

在紡紗系統(tǒng)中，PLC電氣控制重點(diǎn)包含人機(jī)界面處理、開關(guān)柜處理與電機(jī)控制等方面。在PLC系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，主要是針對(duì)紡紗控制器有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)第一時(shí)間輸入到人機(jī)界面中，從而為工作人員后續(xù)操作提供最大的便利性。對(duì)PLC電氣控制系統(tǒng)而言，可以與其他紡紗控制器形成聯(lián)合系統(tǒng)，PLC主要進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)與網(wǎng)絡(luò)通信管理的工作。紡紗控制器與電氣控制則主要負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)、檢測(cè)產(chǎn)品、統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)量，從而為系統(tǒng)管護(hù)提供便利。和傳統(tǒng)紡紗系統(tǒng)相比，PLC電氣控制有體積較小、成本更低、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、速度更快、節(jié)能性更好等優(yōu)勢(shì)，而且可以結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，提升技術(shù)應(yīng)用的靈活性。

4 結(jié)語(yǔ)

電氣控制線路設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的重要性不言而喻，PLC的應(yīng)用可以使控制效果立竿見影。設(shè)計(jì)者應(yīng)在明確系統(tǒng)對(duì)象與PLC結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)步驟，實(shí)現(xiàn)線路的自動(dòng)化功能。