關于電力工程變電運行技術的探究

李劍超

摘 要：可編程控制器在電氣控制系統的應用系統的設計是一個全面、精細的設計、調試過程，某個環節出現問題，都會影響到整個系統的正常運行，因此，設計人員都應該嚴格按照設計流程完成整個應用系統的設計，才能保證系統的科學化、規范化、工程化、標準化。

關鍵詞：可編程控制器；電氣控制；應用研究

可編程邏輯控制器簡稱PLC，可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專門在工業環境下應用而設計。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字或模擬的輸入（I）和輸出（O）接口，控制各種類型的機械設備或生產過程。隨著科學技術的發展，為適應多品種，小批量生產的需求而產生發展起來的一種新型的工業控制裝置。現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現場控制的接口界面的輸入通道。現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現場輸出接口電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。

一、PLC的特點

PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統的1/10～1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統具有極高的可靠性也就不奇怪了。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

二、系統設計

系統設計包括硬件設計和軟件設計，硬件設計是PLC外部設備的設計，軟件設計是PLC 梯形圖的設計。在硬件設計中，要進行輸入設備、執行元件的選擇，控制臺、控制柜的設計，根據用戶手冊的說明，對PLC 進行輸入/輸出通道分配及外部接線設計。在進行I/O 通道分配時應做I/O通道分配表，表中包含I/O 編號、設備代號、名稱及功能，應將相同類型的信號、相同電壓等級的信號排在一起，以便于施工。軟件設計的難易程度因控制任務而不同，設計時應根據具體情況選擇合適的編程語言，應用較好的編程技巧和方法，編寫出質量較高的程序。系統調試分兩個階段進行，模擬調試和聯機調試。硬件部分的模擬調試可在斷開主電路的情況下，測試手動部分是否正確，軟件部分的模擬調試可借助模擬開關和PLC 輸出端的指示燈進行，需要模擬量信號I/O 時，可用電位器或萬用表配合進行。聯機調試時，可把編制好的程序下載到現場的PLC 中，將主電路斷開，對控制電路進行調試即可。

三、PLC 選型

（一） PLC 的型號

在滿足控制要求的前提下，選型時應選擇最佳的性價比，具體應考慮以下幾點：對于開關量控制的應用系統，當對控制速度要求不高時，可選用小型PLC。對于以開關量控制為主，帶有部分模擬量控制的應用系統，應選用帶有A/D 和D/A 轉換的模擬量輸入/輸出模塊，配接相應的傳感器、變送器和驅動裝置，并且選擇運算功能較強的小型PLC。對于控制比較復雜的中大型控制系統，要選用中、大型PLC。PLC 的處理速度應滿足實時控制要求PLC 工作時，從輸入信號到輸出控制存在著滯后現象，這對于一般的工業控制是允許的。但有些設備的實時性要求較高，不允許有較大的滯后時間。在線編程和離線編程的選擇小型PLC 一般使用簡易編程器，它需要插在PLC 上才能進行編程操作，其特點是結構簡單、體積小，很適合在生產現場調試、修改程序實現離線編程。圖形編程器或個人計算機與編程軟件包配合可實現在線編程。圖形編程器價格較貴，但功能強，適應范圍廣，不僅可以用指令語句編程，還可以直接用梯形圖編程。個人計算機實現在線編程，可省去圖形編程器，但需要編程軟件包的支持。

（二）I/O 模塊選擇

I/O 點數估算根據被控對象輸入信號和輸出信號的總點數，并考慮今后調整和擴充，一般應加上10%-15%的備用量。選擇輸入模塊時應考慮兩方面的問題，一是根據現場輸入信號與PLC 輸入模塊距離的遠近來選擇電壓的高低。二是一般高密度的輸入模塊，能允許同時接通的點數取決于輸入電壓和環境溫度，一般同時接通的點數不得超過總輸入點數的60%。選擇輸出模塊時應考慮三方面的問題。一是輸出方式的選擇，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，但壽命短，響應速度慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。晶體管輸出和雙向可控硅輸出都是無觸點開關輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。二是輸出電流的選擇，模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值。三是允許同時接通的輸出點數，選用時不僅要看一個輸出點的驅動能力，還要看整個輸出模塊的滿負荷能力，即輸出模塊同時接通點數的總電流值不得超過模塊規定的最大允許電流。

四、結束語

選擇能滿足控制要求的適當型號的PLC 是應用設計中至關重要的一步。目前，國內外PLC 生產廠家生產的PLC 品種很多，其性能各有特點。在設計時，首先要盡可能考慮采用與自己正在使用的同系列的PLC，以便學習和掌握，其次是備件的通用性，可減少投資。

參考文獻：

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[2]姚旭.堆換料機控制系統設計及臺架調試[J].消費電子，2015.