劉洋洋 姜元鎮(zhèn)

【摘 要】隨著人類的發(fā)展需要，人們對于電氣設(shè)備工作的精度、可靠性以及穩(wěn)定性等要求越來越高，將PLC用于電氣設(shè)備的控制，可以顯著簡化系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，同時也能大大增加系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和精確性，并且PLC控制系統(tǒng)的操作簡單，故障率低。毫無疑問，電氣設(shè)備控制系統(tǒng)采用PLC是未來電氣設(shè)備控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文就電氣設(shè)備PLC控制系統(tǒng)的的特點進行概括，并就其在電氣設(shè)備中的設(shè)計和應(yīng)用情況進行分析和討論，從而更好的提高電氣設(shè)備的運行效率，推動PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的進一步應(yīng)用和推廣。

【關(guān)鍵詞】電氣設(shè)備；PLC控制系統(tǒng)；設(shè)計；應(yīng)用；

在經(jīng)濟快速增長的今天，我們要加快追求“四化”的步伐，面對世界經(jīng)濟一體化的格局，PLC自動化電氣控制的應(yīng)用已經(jīng)成為新時代背景下快速發(fā)展生產(chǎn)力，促進國民經(jīng)濟增長的秘密武器，但是，在此過程中，仍會出現(xiàn)很多的難題需要我們解決，還需要我們廣大的電氣自動化控制人員不懈地努力和創(chuàng)新。

一、電氣設(shè)備PLC控制系統(tǒng)的的特點

1.PLC具有應(yīng)用簡單、普遍、實用性強的特點。PLC具有自身獨特的接口簡單直觀，可編程性以及編譯的圖形符號與梯形圖語言、表達方式等和繼電器的電路圖基本相似的特點，在實際應(yīng)用中易于工程技術(shù)人員的接受和理解，工作人員只需了解少量的開關(guān)量邏輯控制的PLC操作指令，就可以掌握其在自動化電氣控制中的具體編寫和使用方式?，F(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于各種規(guī)模的電氣控制場合中，并且不斷地向各種不同的領(lǐng)域延伸。2.PLC的抵抗干擾能力較強。由于PLC的設(shè)計使用了大規(guī)模集成電路技術(shù)，并且在內(nèi)部電路的結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)工藝設(shè)計方面均采取先進的抗干擾技術(shù)，同時還配備具有自動檢測報警功能的硬件裝置。如果某個設(shè)備出現(xiàn)故障就會觸發(fā)警報。基于這些設(shè)計方法的特點，PLC的抗干擾能力要遠遠高于傳統(tǒng)繼電器技術(shù)，更適合于較為復(fù)雜的電氣控制及工業(yè)制造環(huán)境。在可編寫軟件的應(yīng)用中，使用者還可根據(jù)實際需要情況，編寫外圍設(shè)備的自動診斷程序，使除了PLC之外系統(tǒng)中的其他設(shè)備與電路也能具有自我保護的功能。

二、電氣設(shè)備PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

PLC控制系統(tǒng)完整的設(shè)計分為兩個大部分，分別是軟件系統(tǒng)設(shè)計和硬件系統(tǒng)設(shè)計。對于軟件系統(tǒng)設(shè)計來說，一般是指對PLC控制系統(tǒng)程序的編寫，PLC程序可分為主程序、子程序和中斷程序，被用于對電氣設(shè)備的軟硬件進行控制；而對于硬件系統(tǒng)設(shè)計來說，一般有抗干擾措施的設(shè)計、電氣設(shè)備控制元件的選用以及電氣設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計等。

1.PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。PLC控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計工作應(yīng)該與硬件設(shè)計同時著手。將PLC控制系統(tǒng)的工藝流程圖轉(zhuǎn)化為梯形圖是PLC系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，也是該系統(tǒng)軟件設(shè)計的最重要任務(wù)，軟件設(shè)計的具體表現(xiàn)為編寫程序。軟件設(shè)計的主要方面有以下幾點：

（1）PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計思想。良好的軟件設(shè)計思想是控制工程應(yīng)用中的關(guān)鍵。優(yōu)秀的軟件設(shè)計應(yīng)該容易讓工程技術(shù)人員理解、掌握、調(diào)試和日常維護。按照生產(chǎn)過程中的復(fù)雜程度不同、結(jié)構(gòu)形式不同可以將程序分為基本程序與模塊化程序。第一，基本程序不僅可以作為一種獨立的程序控制簡單的生產(chǎn)工藝及其過程，還可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的一個單元程序，基本程序的結(jié)構(gòu)方式分為順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件分支結(jié)構(gòu)；第二，模塊化程序是把總體控制目標程序劃分為多個程序模塊，且它們具有明確的子任務(wù)，這些程序模塊分別編寫、調(diào)試，最終形成一個完成總?cè)蝿?wù)的總體程序。通常情況下我們采用這種設(shè)計思想，主要是因為各模塊之間具有相對的獨立性，且相互之間的關(guān)系簡單，程序較易修改，尤其適用于控制較為復(fù)雜的生產(chǎn)過程。

（2）PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計要點。PLC控制系統(tǒng)I/O分配，根據(jù)生產(chǎn)流水線從前至后，I/O點數(shù)從小到大；為了便于維護，應(yīng)盡可能將同一個系統(tǒng)、設(shè)備或者部件的I/O信號集中起來進行編址，計數(shù)器、定時器要統(tǒng)一編號，為了確保PLC系統(tǒng)正常運行且保證其可靠性，不能重復(fù)使用同一編號。程序中大量使用的中間標志位或者內(nèi)部繼電器也要分配統(tǒng)一編號，待分配完成后，需列出中間標志位或者內(nèi)部繼電器分配表和I/O分配表。對于彼此有關(guān)的輸出器件，輸出地址應(yīng)連續(xù)安排，例如電機的正/反轉(zhuǎn)等。

2.PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計：在電氣設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計過程中，最核心的就是電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計，其用于控制整個電氣設(shè)備的硬件運行。電氣設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計的好壞與否對于電氣設(shè)備能否正常使用具有重要的影響；電氣設(shè)備中的抗干擾措施設(shè)計主要是用于提高控制系統(tǒng)軟硬件工作的穩(wěn)定性以及對外界環(huán)境影響的適應(yīng)能力。一般的PLC抗干擾設(shè)計包括三個部分，一個部分是電源的抗干擾設(shè)計，主要是為了控制電網(wǎng)的干擾。另一個部分是輸入輸出的抗干擾設(shè)計，主要是為了控制輸入輸出的電流干擾。最后一部分是外部配線的抗干擾設(shè)計，主要是為了防止外部配線之間的干擾。元件的選用在硬件設(shè)計中也占據(jù)非常重要的位置，如果選用的元件不合適，對于整個控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計有很大的影響（如圖）。

三、PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

1.PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試。PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試有兩個部分的調(diào)試，首先進行模擬調(diào)試，在模擬調(diào)試無問題的前提下進行聯(lián)機調(diào)試。

（1）模擬調(diào)試：硬件進行模擬調(diào)試的前提是控制系統(tǒng)與主電源斷開，以此將硬件獨立出來進行模擬調(diào)試。在模擬調(diào)試過程中，軟件部分的調(diào)試主要是利用各種輸入控制和觀察信號指示燈的變化來實現(xiàn)的，即使用開關(guān)、電位表以及萬用表等模擬輸入信號，在觀察PLC的輸出邏輯關(guān)系來驗證軟件部分能否正常運作。如果模擬測試軟件部分出現(xiàn)了邏輯錯誤，要反復(fù)修改測試，直至輸出邏輯正確的位置。

（2）聯(lián)機調(diào)試：在模擬調(diào)試合格的前提下，就可以進行系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試了。聯(lián)機調(diào)試的目的主要是測試PLC控制系統(tǒng)軟件和硬件之間的兼容性，即將模擬測試合格的軟件程序載入到PLC控制電路之中進行實際情況下的運行。如果聯(lián)機調(diào)試結(jié)果不符合預(yù)期的要求，則要重新對控制系統(tǒng)修改和調(diào)試直至達到相關(guān)要求為止.

2.開關(guān)量控制方式基于PLC的應(yīng)用。這種控制方式在可編程控制器自動化控制技術(shù)中應(yīng)用最廣泛，同時也是最基本的形式。由于PLC的自動化應(yīng)用不但實現(xiàn)了邏輯控制，同時還實現(xiàn)了順序控制。所以逐漸替代了傳統(tǒng)的繼電器電路應(yīng)用，該項技術(shù)既適用于單臺設(shè)備的單獨控制，也可以應(yīng)用到自動化流水線中一組或者整套設(shè)備的控制當中。

3.控制模擬量基于PLC的應(yīng)用。在實際工業(yè)應(yīng)用中會出現(xiàn)諸如：溫度、流速、壓強、液位、濕度等許多連續(xù)變化的模擬量。應(yīng)用PLC自動化控制技術(shù)通?？梢允惯@一類的模擬量應(yīng)用數(shù)字量之間A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換而實現(xiàn)可以被記錄和跟蹤的量，從而解決了可編程器對模擬量的實時監(jiān)控和分析的難題。

4.集中式控制設(shè)計基于PLC的應(yīng)用。集中式控制是指通過一臺功能強大的PLC監(jiān)視系統(tǒng)，實現(xiàn)同時控制多個設(shè)備的“中央集中式”計算機自動化控制模式。在該系統(tǒng)中，各個設(shè)備之間的運行狀態(tài)以及聯(lián)系、監(jiān)控關(guān)系等都統(tǒng)一由中央PLC來配置執(zhí)行。所以這種集中式控制設(shè)計要比其他控制系統(tǒng)更方便易用，成本更低。但是這種控制方式的缺點是：其中任何一個控制對象的程序出現(xiàn)問題或故障，都要通過停止中央PLC的控制，從而使其他所有依賴中央PLC控制的設(shè)備都不能正常工作。

5.分散控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的應(yīng)用。在分散控制系統(tǒng)基于可編程控制器的應(yīng)用中，每個受控對象都對應(yīng)著一臺PLC，在實際應(yīng)用中，分散控制系統(tǒng)多用于工業(yè)中多臺設(shè)備控制的生產(chǎn)線。由于每個受控對象都只接受自身的PLC控制，從而避免了其中任意設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致其他設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)的情況發(fā)生。

6.運動控制中PLC自動化的應(yīng)用。針對PLC能夠?qū)A周運動或者直線運動進行控制的特點。目前，PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電梯、機器人、機械、機床等多種場合?？刂频幕驹硎牵涸诳刂圃O(shè)備的配置中，需要現(xiàn)在的采取專用的運動控制模塊控制，而將過去進行的直接應(yīng)用于傳感器及執(zhí)行指令中，如可驅(qū)動步進電機、伺服電機及其單軸、多軸位置的控制模塊等。

在電氣設(shè)備中應(yīng)用了PLC控制系統(tǒng)后，能夠大大簡化過去傳統(tǒng)的復(fù)雜繼電器邏輯，提高電氣系統(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(shè)備中的應(yīng)用范圍越來越廣泛，提高了電氣設(shè)備的現(xiàn)代化、自動化水平，因此，應(yīng)該在電氣設(shè)備中大力推廣PLC控制系統(tǒng)。

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