PLC在電氣控制線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

吳瑋瑋（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,西安　710300）

PLC在電氣控制線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

吳瑋瑋
（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,西安710300）

摘要：本文對(duì)PLC結(jié)構(gòu)和基本配置進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并且討論了如何通過(guò)對(duì)PLC的利用設(shè)計(jì)電氣控制線路，其中主要介紹了PLC設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)的一般步驟和基本內(nèi)容等，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：PLC(可編程控制器)結(jié)構(gòu);配置;設(shè)計(jì)

立足于傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)，將通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)等引入進(jìn)去從而形成的一種新型的工業(yè)控制裝置，這就是所謂的ΡLC.ΡLC的主要目的就是來(lái)取代計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)、執(zhí)行邏輯以及繼電器等順序控制功能，并且將柔性的程控系統(tǒng)建立起來(lái)。ΡLC不僅包括生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，同時(shí)也具有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序除了能夠?qū)⑦\(yùn)行平臺(tái)提供出來(lái)，還可以對(duì)ΡLC信息轉(zhuǎn)換和程序的可靠運(yùn)行實(shí)施公共處理。

1　基本的設(shè)計(jì)內(nèi)容

（1）ΡLC能夠?qū)⒏鞣N各樣的控制系統(tǒng)構(gòu)成，比如集中控制系統(tǒng)以及單機(jī)控制系統(tǒng)等，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候首先要將系統(tǒng)的構(gòu)成形式確定下來(lái)[1]。

（2）選定系統(tǒng)的控制方式和運(yùn)行方式。

（3）選擇電磁閥電動(dòng)機(jī)的控制對(duì)象、信號(hào)燈接觸器、繼電器的輸出設(shè)備、傳感器開關(guān)、操作開關(guān)以及按鈕等輸入設(shè)備。

（4）控制系統(tǒng)的核心部件就是ΡLC，因此整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)在很大程度上受到了ΡLC的影響，其中包括選擇電源模塊、選擇I/O模塊、選擇容量、選擇機(jī)型等。

（5）對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行分配，對(duì)I/O連接圖進(jìn)行繪制。

（6）對(duì)控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件就是控制程序，所以必須要采用反復(fù)調(diào)試修改的方式對(duì)控制系統(tǒng)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（7）在必要的情況下需要對(duì)控制柜進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2　設(shè)計(jì)步驟

（1）首先，要對(duì)被控制系統(tǒng)的基本流程和工藝要求具有充分的了解，其主要包括：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，最好采用流程圖的方式將其表示出來(lái)；各控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求等。

（2）將控制方案確定好。首先要將采用ΡLC控制所必備的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)確定下來(lái)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通訊要求；設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)，比如內(nèi)存和ROM容量、插槽數(shù)量、時(shí)鐘頻率；主控制器的結(jié)構(gòu)要求；D/A與A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)和個(gè)數(shù)；定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度和個(gè)數(shù)；I/O接口的類型和數(shù)目等[2]。

（3）設(shè)計(jì)系統(tǒng)：要將機(jī)型和相關(guān)的功能模板選擇好。

首先，要對(duì)機(jī)型運(yùn)行的功能和可靠性充分的考慮。

其次，還要對(duì)控制系統(tǒng)的類型進(jìn)行考慮，在對(duì)進(jìn)行進(jìn)行選擇的時(shí)候，除了要使確定的要求得到滿足之外，同時(shí)還要將一定的余量留下來(lái)，從而能夠便于擴(kuò)展和調(diào)試。

再次，選擇I/0(輸入/輸出)：第一，要將I/O點(diǎn)數(shù)確定下來(lái)，要對(duì)未來(lái)備用和擴(kuò)充的需要進(jìn)行充分的考慮；第二，離散輸入輸出。在控制設(shè)備、開關(guān)設(shè)備以及傳感器中運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出接口可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，典型的交流輸入輸出具有24～240V的量程，直流輸入輸出具有5～240V的量程。如果有不同的電源對(duì)輸入輸出設(shè)備進(jìn)行供電，還需要對(duì)隔離公共線路進(jìn)行配置。第三，模擬輸入輸出：感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)是模擬輸入輸出接口的主要作用，這些接口可以對(duì)壓力、溫度以及流量的數(shù)量值進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)還可以對(duì)電壓或電流輸出設(shè)備進(jìn)行控制，其典型的接口量程主要包括10～50mA、4～20mA、0～+10V、-10～410V等。第四、功能輸入輸出：用戶在這一個(gè)ΡLC進(jìn)行選擇的時(shí)候可能需要不能夠采用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)限定的特殊類型的情況，這時(shí)候用戶就需要考慮商家能否將對(duì)盡可能減小控制作用的特殊的模塊提供出來(lái)。第五，智能式輸入輸出。模塊本身可以預(yù)先規(guī)定的方式處理輸入或輸出的信號(hào)，并且向中央處理器發(fā)送處理結(jié)果，這樣就可以使ΡLC的處理速度得以提升，并且可以將存儲(chǔ)器的容量節(jié)省下來(lái)。智能式輸入輸出模塊主要包括RS一232/422接口模塊、多回路的ΡID調(diào)節(jié)器、帶速度補(bǔ)償?shù)耐馆喣M器、凸輪模擬器以及高速計(jì)數(shù)器等[3]。

最后，在選擇電源模塊的時(shí)候通常只需要對(duì)輸出電流進(jìn)行考慮，相對(duì)于專用模塊、I/O模塊以及處理器模塊等消耗電流的總和而言，電源模塊的額定輸出電流一定要大。要對(duì)可編程控制器可能會(huì)受到環(huán)境條件的影響進(jìn)行考慮。電容、電阻、晶體管、半導(dǎo)體集成電路等屬于可編程控制器的主要構(gòu)成部分。這些元器件的壽命和可靠性在很大程度上受到了周圍空氣變化、沖擊、震動(dòng)、濕度以及溫度等多種因素的影響。設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制元器件，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制元器件主要包括以下內(nèi)容：設(shè)計(jì)相關(guān)的輔助程序；制定有效的故障應(yīng)急措施；編制各種功能組程序；設(shè)計(jì)系統(tǒng)初始化程序；確定專用存儲(chǔ)器；分配存儲(chǔ)器空間等。

（4）系統(tǒng)的接線和安裝：要在一塊配線板上安裝ΡLC、轉(zhuǎn)換開關(guān)、接觸器以及熔斷器等，要在配線板上對(duì)ΡLC接線圖進(jìn)行安裝。

（5）調(diào)試系統(tǒng)：調(diào)試系統(tǒng)一共包括兩大部分的內(nèi)容，也就是硬件系統(tǒng)調(diào)試以及軟件系統(tǒng)調(diào)試，其主要內(nèi)容是軟件系統(tǒng)的調(diào)試。

（6）試運(yùn)行系統(tǒng)。在系統(tǒng)的試運(yùn)行階段，設(shè)計(jì)者必須要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行密切的注視和觀察，一旦發(fā)生問(wèn)題就必須要及時(shí)的停機(jī)，并且對(duì)導(dǎo)致問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行認(rèn)真的分析。

3　結(jié)語(yǔ)

在調(diào)試系統(tǒng)的時(shí)候，必須要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：首先要利用編程器在ΡLC中輸入程序，然后以被控設(shè)備的動(dòng)作要求為根據(jù)開展相應(yīng)的模擬調(diào)試，首先對(duì)子程序功能模塊進(jìn)行調(diào)試，然后對(duì)初始化程序進(jìn)行調(diào)試，最后對(duì)主程序進(jìn)行調(diào)試。必須要保證調(diào)試的輸出部分與實(shí)際系統(tǒng)盡可能的相近，由于可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的狀態(tài)，必須要進(jìn)行多次反復(fù)的調(diào)試，一旦出現(xiàn)問(wèn)題就必須要對(duì)其進(jìn)行有效的分析和調(diào)整。要嚴(yán)格的以系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況、系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求、系統(tǒng)的復(fù)雜程度以及系統(tǒng)規(guī)模的大小等為根據(jù)最終確定系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。

參考文獻(xiàn):

[1]孫麗,祁士勇,王斌.PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng),2012(15).

[2]陳小飛.可編程控制器在電氣控制中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(14).

[3]張海燕.淺談PLC的發(fā)展與應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā),2010(06).

作者簡(jiǎn)介：吳瑋瑋(1980-)，男，陜西西安人，研究方向：電子技術(shù)、信息技術(shù)。