探析PLC在電氣自動控制系統中的設計及應用

李曉甫 史俊文

摘要：在較差工業環中，PLC對控制系統要求較高的電氣設備自動控制系統較為適用，可以代替計算機輔助完成各種控制任務。本文闡述了PLC在電氣控制系統中的設計，并分析了PLC在電氣控制系統中的應用，希望對提高電氣控制系統自動化水平有所裨益。

關鍵詞：PLC系統；電氣自動控制系統；設計；應用

在傳統的電氣控制當中所使用的是接觸器和繼電器進行控制，這種控制系統的線路較為復雜，在運行過程中容易出現各種運行故障，影響電氣控制系統的穩定運行，而用PLC代替原來的繼電器控制能夠有效減少電氣控制系統運行過程中的故障，提高電氣控制系統的自動化水平。

一.PLC在電氣控制系統中的設計

PLC的全稱為可編程邏輯控制器，PLC屬于專門為工業體系生產而設計出來的電子化控制裝置，該裝置之所以能夠被廣泛的應用到各個生產行業之中，其根本原因就是由于其具有通用性、靈活性、可靠性等方面的優勢。對電氣控制中的PLC系統進行設計過程中，首先應該對電氣自動控制任務進行確定，然后對PLC的功能和價格進行比較，選擇比較適合電氣控制系統的程控器主機。在選定相應的主機后，技術人員還要對相應的模擬量單元、位置控制單元、顯示設定單元進行確定，完成PLC設計的第一步，然后再進行下面的設計，具體來說在確定PLC主機后的設計步驟主要包括確定I/O地址、設計控制系統以及調試系統。

1、對I/O地址進行確定后才能開始控制系統的設計，因而I/O地址確定這一步是PLC控制系統設計的基礎，在將I/O點的地址、代碼、名稱等確定好后，技術人員才能進行編程設計，并對裝配圖、接線圖等進行設計，對線路進行裝配和連接。

2、在完成對I/O地址的確定之后接著進行控制系統的設計，控制系統設計主要可以分為軟件設計和硬件設計兩部分，其中硬件設計主要包括對PLC控制器進行設計，對電氣線路進行設計，對外圍路線進行設計以及實施抗干擾設計。而軟件設計則主要是對PLC控制程序進行編寫和設計，主要包括對主程序、子程序以及中斷程序進行設計等，軟件設計需要依靠設計者自身經驗來完成，在設計方法上主要有狀態表法、流程圖法、功能圖法以及邏輯代數法等。

3、在最后一步調試系統當中，技術人員需要對系統中的軟件部分和硬件部分分別進行調試，以保證整個系統均能夠正常運行。在調試當中主要有兩種方法，一是模擬調試方法，在對硬件部分進行模擬調試過程中，需要將主電路斷開，然后對各個硬件的控制部分是否安裝正確進行手動檢查和調試，而對軟件部分進行模擬調試時則需要對各種開關信號進行模擬輸入，以觀察PLC的輸出端各種指示燈的顯示是否正常，在模擬量信號的選取上，技術人員則可以通過將萬用表、電位器和開關等相互配合來對現場的傳感器和開關信號進行模擬，然后對PLC輸出端的邏輯關系進行觀察，以檢驗其邏輯關系是否符合電氣控制要求。另一種調試方法是聯機調試，這種方法是將調試好和編制好的程序直接下載到PLC當中，在現場進行聯機調試。在調試過程中要將主電器斷開，只對控制電路進行調試。現場聯機調試能夠幫助技術人員及時發現PLC系統中存在的問題，并及時進行解決。在現場進行調試過程中，通過反復檢查程序系統和接線系統能夠將隱藏在系統軟件和硬件當中的問題找出來，從而使PLC的設計更加符合電氣控制系統要求。

二、PLC在電氣控制系統中的應用

隨著自動化技術在電氣控制中應用越來越廣泛，越來越多的自動控制系統在電氣控制中得到了應用，其中PLC控制系統在電氣設備中的應用也逐漸廣泛。其在電氣控制系統中的具體應用可以從以下幾方面來體現：

1、在I/O地址選擇上，I/O地址的確定是PLC設計階段中的基礎步驟，因而在I/O的選擇上技術人員應該格外小心謹慎，首先是對I/O的點數進行明確，技術人員在選取相應的點數時應該從備用和擴充的角度進行考慮，以便能夠滿足以后控制系統的運行要求。接著是對離散輸入輸出進行選擇，其中對輸入和輸出接口應該選擇標準輸入和輸出接口，這樣能夠在系統中的開關、傳感器和控制開關設備等之間進行通用，一般交流輸入或輸出的量程為24～240V，而直流輸入或輸出量程則為5～240V，若所安裝的控制系統的電力由不同電源提供，則可選擇帶有隔離的公共線路。在將輸入和輸出接口和線路選擇完畢后，需要對輸入或輸出進行模擬，以確定I/O地址能夠正常使用，在模擬過程中，輸出接口的信號是感知傳感器產生的，模擬主要是對輸入或輸出接口的流量、壓力和溫度數值進行測量，并將其應用到電流或電壓輸出設備當中。

2、在PLC機型和功能的選擇上，技術人員在將PLC應用到電氣控制系統當中時應該根據電氣控制系統的具體情況和電氣設備要求來選擇相應的機型和功能，同時在選擇過程中還要注意對機型運行的功能和可靠性情況進行選擇，并且注意要留有一定余量，這樣才能滿足調試和擴展需求，方便以后進行系統擴展，提升控制系統的控制水平。

3、系統控制元件的設計。系統控制元件設計是控制系統設計中硬件設計的重要部分，對其進行設計的內容主要包括對存儲器空間進行分配，確定專用存儲器，對系統初始程序進行設計，對功能子程序進行編制，并對其他輔助程序進行設計等等內容。具體的設計步驟是先對系統進行安裝，并將接觸器、熔斷器、轉換開關以及PLC都安裝到配線板上，然后將PLC的各種線路接好。然后進行系統調試，在調試過程中重點是對軟件系統進行調試，以使控制元件能夠符合控制系統要求，最后進行試運行，將控制元件安裝到相應的控制系統當中，然后進行試運行，對元件在試運行過程中出現的問題進行觀察，若出現問題則需要立即將控制系統停止，對相應問題產生的原因進行分析，并積極采取措施進行解決，然后再次進行運行，確認沒有問題之后，進行驗收。

4、對系統軟件進行設計，在軟件設計方面，PLC在控制系統中的應用主要是在上位機軟件和下位機編程軟件設計上，其中對上位機軟件進行設計是PLC系統軟件設計中的重點內容。在軟件選擇上可以選擇RSVIEW32型監控軟件，其能夠為用戶提供直觀便利的圖形化顯示，并能夠為用戶提供和構造相應的控制方案，且操作較為簡單，技術人員容易上手，從而有效簡化了整個電氣控制系統，避免了系統故障的發生，有效提高了電氣控制系統運行的穩定性和運行效率。

綜上，將PLC應用到電氣設備的控制系統當中后能夠有效簡化繼電器邏輯，簡化自動控制系統，從而有效提高了控制系統的運行可靠性，且PLC系統的操作較為簡單，有效減少了電氣控制系統運行過程中的控制故障，可以對PLC控制系統進行推廣應用，以保證電氣設備的自動控制系統能夠穩定有效地運行。

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