PLC控制系統在電氣設備中的應用分析

摘 要：PLC控制系統也叫做可編程控制器，是一種綜合性跨學科的工業控制裝置。隨著現代電氣化自動化的發展，PLC控制技術被廣泛的應用與電氣行業，并且取得了很大的成果。PLC技術的可靠性高、靈活性強、實用性等特點，使其在自動化領域不斷拓展。本文將對PLC技術在電氣設備中的應用進行分析。

關鍵詞：PLC 電氣設備 自動化控制 設計應用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0094-02

1 PLC控制系統概述

PLC的全稱為可編程控制器，其運行原理是基于微處理器的一種數字運算操作的電子系統，其主要被應用于工業環境，尤其是電力系統中。20世紀下半葉，計算機技術、網絡通信技術、現場總線技術的發展，使可編程控制系統應運而生。PLC控制技術最初被應用于汽車工業，并取得很大成功。網絡取得很大發展之后，PLC技術開始不斷向電氣-儀表-計算機控制一體化方向發展。到目前為止，其設計安裝和調試的簡便性、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展的熱點和前沿技術。

2 PLC系統中抗干擾設計

2.1 電源部分

作為電源部分的最主要元器件，電源變壓器的抗干擾設計至關重要。為了達到抑制電網中出現煩擾，在選擇變壓器時，應盡量采用隔離變壓器，并且變壓器的容量應該比實際額度大出1.2～1.5倍左右。在選擇好變壓器并投入使用之后，變壓器的屏蔽層需要具備良好的接地，次級線圈的連接線要用雙絞線，此目的是為了實現電源線之間的干擾最小化。在合適的條件下，PLC的控制器電源與隔離變壓器之間加入濾波器，其此時變壓器的初級和次級連接線均要實用雙絞線，這樣干擾信號經濾波器隔離后可大大減弱，增強了系統的可靠性。

2.2 輸入輸出信號的抗干擾設計

輸入輸出部分的設計可采用絕緣I/O模塊，這樣可實現輸入、輸出信號避免受到干擾。對于輸入信號的抗干擾設計，其輸入線之間的差模干擾可以利用輸入模塊濾波來減小干擾，利用控制器的接地來抑制輸入線與大地間的共模干擾。在輸入端有感性負荷時，為了防止電路信號突變而產生感應電勢的影響，可采用硬件的可靠性容錯和容差設計技術，即在負載兩端并聯電容C和電阻R，對于直流輸入信號，可并接續流二極管D。輸出電路的抗干擾設計需要根據PLC的輸出能力來確定具體形式，若負載超出了PLC的輸出能力，則需要在外接繼電器或接觸器。同樣在PLC輸出端出現感性負載時，輸出信號在ON和OFF之間轉換時都會有干擾的出現。因此在PLC的輸出端設計時，需要采取一些措施來保護觸點。直流負載時需在線圈兩端并聯續流二極管D，且二極管盡量靠近負載，交流負載時，應在線圈兩端并聯RC吸收電路。

2.3 外部配置

在信號傳輸的外部線路，由于線路之間存在互感，因此在交流和直流信號的輸入、輸出時，應分別使用獨自的電纜，不可混用。輸入輸出信號線的集成電路和晶體管部分，為了避免信號之間的干擾，需要使用具備屏蔽功能的電纜，并且屏蔽電纜的輸入、輸出端要懸空，另外一側即控制器側，需要進行接地設計。PLC控制系統的配線在30 m以內的短距離時，直流和交流的信號線建議不要使用同一電纜，避免產生竄擾，或者輸入線使用具備屏蔽功能的電纜，可嘗試交、直流信號使用同一電纜。當距離在30～300 m時，輸入線必須使用屏蔽線，其不可使用同一電纜。當大于300 m時，需要使用中間繼電器進行信號轉換，或者使用遠程I/O通道。

3 PLC控制系統在電氣設備中的應用

3.1 PLC在機床電氣控制中的應用

機床是一種典型的機械、液壓、電氣一體化協同控制的通用加工機床。在傳統的機床電氣控制部分故障較多且不易排出，PLC控制系統的靈活性完全適用于機床電氣自動控制，且具備良好的可靠性，因此其完全取代了傳統的繼電器、接觸器為主體的控制裝備。PLC在機床裝備中的運用主要是看重其可靠性和時間控制的精確性，并且其能夠實時的顯示各主體設備的運行狀態，以及狀態的實時變化，并且一旦設備出現故障時，PLC系統的顯示屏能夠及時的產生故障位置和報警畫面。這種監控、監管相結合的一體化系統，在具體的運行中可取得理想的效果。

3.2 系統設計的特點

在PLC內部程序上采取抗干擾措施。

儀表與PLC分柜安裝，增加了抗干擾能力。

仔細設計輸入、輸出路徑，在保證系統完善的基礎上，盡量壓縮輸入、輸出點數。

3.3 硬件設計

在進行PLC系統的硬件設計時，需要根據該工藝的要求以及其控制的設備數量，來確定配置離散的點數和模擬量的點數。另外需考慮到生產現場的外界環境以及干擾因素，選取合適的模塊以及合適規模的主控單元。上下位機分別采用不同工控機，實現對現場電氣設備進行自動或單動控制。此外還需一個終端進行通信，通過打印機打印所需各種記錄。具體的分工應為：下位機實現基礎的測控，完成對設備生產線端的信息采集以及過程控制，之后通過信號傳輸線路，傳輸到上位機；上位機負責對下位機的數據信息進行監控、記錄等。

3.4 軟件設計

PLC系統軟件的設計分為上位機的設計和下位機的設計。在選取確定的監控軟件后，就可以快速構建用戶所需的控制方案。用戶界面可采用Windows NT環境下的界面，操作方式采用鼠標點擊下拉菜單的方式。監控軟件采用模塊化結構方式編制。其具體程序框圖如圖1。

下位機的編程軟件可采用美國AB公司的RSLOGIX500，它是一個32位窗口梯形邏輯編程包。此編程軟件非常適用于Windows NT環境，具有直觀、親切的Windows界面，靈活的梯形圖編輯器，有助于用戶提高性能，節約時間和改時生產率。

參考文獻

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