PLC技術在電機基本控制電路中的有效應用

楊陽

（華北水利水電大學 電力學院，河南 鄭州450011）

伴隨著控制技術、微電子技術及信息技術的不斷發展，可編程邏輯控制器（PLC）技術也得到了飛速發展。該技術具有較高可靠性、較強擴展性、較廣適用性及簡單使用等優點，在各領域均得到了廣泛應用。電機在工業生產中具有重要作用，其安全運行需要依靠相關控制系統進行控制。長期以來，電機基本電路的控制采用傳統控制系統，由于包含有多種獨立元件，加上控制線路較為復雜，致使電機運行的安全性較低，影響工業的正常生產。為此，應用PLC技術能夠較好的解決這一問題，大大的提高電機運行的安全性，確保工業安全生產。

1 PLC技術概述

PLC（ProgrammableLogicController，）即為可編程邏輯控制器，是一種數字運算操作的電子系統。PLC包含了電源和中央處理單元（CPU）以及存儲器、輸入輸出接口電路和多種功能模塊等，是一種專用于工業控制的計算機，主要代替繼電器來實現邏輯控制[1]。其中中央處理器是PLC的核心，其主要任務是從編程器中鍵入用戶所需要的程序及數據，對其進行發送及存儲，并通過輸入或輸出設備對現場的數據及狀態進行接收，常用的中央處理器有單片微處理器及通用微處理器；存儲器包括用戶存儲器及系統存儲器，用戶存儲器用來存放根據具體任務編寫的PLC程序及用戶程序中的數值數據及狀態變量，系統存儲器則存放系統程序，用戶不能隨意更改；輸入或輸出接口分別接受及采集開關量輸入信號或模擬信號（傳感器、電位器及形成開關等）、連接被控對象中的各個執行元件（電機、電磁閥等）。在不同的工業自動化領域中PLC技術具有不同的優勢和特征，從該技術的本身來說，其主要具有編程簡單、抗干擾能力強、使用方便、適應性以及安裝、設計、維護的方便性較傳統控制技術更好等優勢，各模塊有運行和故障指示裝置及自檢功能，在惡劣工業環境下能保持較穩定性能穩定的優點，且便于維修，價格相對較低。

PLC技術是面向普通電氣工程技術人員進行設計的，因而使用的是非常容易掌握的梯形圖語言，梯形圖語言是在繼電器控制的表達方式基礎上發展起來的，同時兼顧了工業企業員工在讀圖和微機應用上的習慣，具有直觀易學的特點，只需簡單的培訓就可基本掌握編程技術，節省了企業培訓成本；對于環境惡劣地區，傳統技術下如果連續工作，容易出現故障時間，且修復時間較長。該技術可以適應各種惡劣環境，提高了系統運行的可靠性；PLC型號各異，種類繁多，但是具有明顯的系列化和模塊化特征，同時具備各種軟件，因而用戶可以根據實際需要靈活組合，只需要在端子上接入需要的輸入和輸出信號；和傳統繼電器控制系統利用硬接線裝配比較，采用了微電子技術和計算機技術，因而只需要對其中的相關接線端子進行改動，就可以滿足新的生產工藝的需要，具有更好的適應性以及安裝、設計、維護的方便性。

2 電機基本控制電路中PLC技術的有效應用

電機電路設計控制中PLC技術的應用主要體現在以下幾方面：首先，過程控制。即是閉環控制量、壓力及溫度等控制，依靠編寫控制算法程序進而實現閉環控制，該控制在化工、鍋爐及熱處理中得到了有效應用。其次，開關量控制。主要用于單臺及多集群流水線，如組合機床、印刷機等。最后，運動控制。即實現直線運動或者圓周運動的相關控制。到目前為止，主要應用在機械及機床等。運動控制又分為雙速電機的兩地控制、三相異步電動機的控制中。

雙速電機的兩地控制：在實際的生產過程中，大多要求機械設備輸出多種速度，常采用的辦法就是單速電動機配上機械變速系統。如果對速度進行調節時，則可采用多速交流電動機。

三相異步電動機的控制：在以往的電動機正反轉控制電路中，通常是利用對調接入電動機的三相電源進線中的任意兩根的方法來實現反轉，即利用二個接觸器來實現正反轉控制，形成一個繼電器控制系統。而可編程序控制器(PLC)技術的使用的是與繼電器電路圖 箱底度較高的梯形圖語言。對以往的電動機正反轉控制電路來說，其中的繼電器電路圖是硬件電路圖。因此，在應用可編程序控制器(PLC)技術的時候，實際的繼電器電路圖需要由PLC的外部接線圖和具體的梯形圖來予以代替。其具體設計如下：

將PLC假設為一個控制箱，利用分析繼電器電路圖的方法來分析基于PLC技術的控制系統。那么，整個控制箱的外部接線便可以用PLC的外部接線圖來表示。而具體的梯形圖則可以看做是整個控制箱的內部“線路圖”，控制箱與外部世界聯系的“接口繼電器”便可以用梯形圖中的具體輸入位和輸出位來表示。

（1）輸入和輸出。首先，我們要確定PLC的輸入信號和輸出負載。基于PLC技術，交流接觸器和電磁閥 的線圈則位于PLC的輸出端，按鈕和操作、行程開關，以及接近開關等為PLC提供一定的數字量輸入信號。在PLC的內部還有存儲器位和定時器，可以實現中間繼電器和時間繼電器的相關功，但與PLC的輸入、輸出位沒有關系。

（2）硬件組裝。在確定了PLC的輸入信號和輸出負載之后，還要對PLC的CPU模塊的具體型號進行選擇，并選擇合適的各個模塊，例如電源模塊和數字量輸入、輸出模塊等。選擇完畢后，還要對硬件予以組態和安裝。

（3）PLC的外部接線圖。確定PLC各數字量輸入信號和輸出負載所對應的輸入和輸出位的具體地址，畫出PLC的外部接線圖。此處需要注意對硬件予以適當的保護，因此需要實現輸出繼電器線圈的互鎖。

（4）得出梯形圖。根據所設計的設備的具體功能與需求畫出PLC梯形圖，然后進行解析，就可以得到編程程序代碼。

3 結語

綜上所述，PLC的功能較為強大、完善，可實現靈活的組合，具有十分明顯的應用優勢。在電機基本控制電路設計中采用該技術，可顯著提高控制系統的可靠性，保障工業生產安全、高效運行，最終提高工業的經濟效益。

[1]王玉婷.電機基本控制電路中PLC 應用及程序設計[J].中國科技縱橫，2013,(11):25-26.

[2]閆肅,諶海云,杜振華等.基于PLC 的直流電機轉速控制系統設計[J].自動化與儀器儀表,2013,(6):63-65.