淺議電氣設備PLC控制系統的設計

張風嬌

摘要：PLC的發展大大的促進了電氣工程自動化的發展，給人們的生活帶來了許多的便捷，同時對我國經濟發展起到了一定的促進作用。本文關于PLC的原理，以及PLC在設計的過程中所需要注意的問題進行了一系列的分析。希望在日后的發展過程中，我國PLC的應用越來越廣泛，且電氣自動化程度越來越高，能夠為我國現代電氣工業的發展做出更大的貢獻。

關鍵詞：電氣設備；PLC控制系統；設計

前言：

PLC是電氣工程自動化中一種十分重要的設備，在使用的過程中有許多的注意事項，同時在PLC設計的過程中也要考慮到實際具體情況，針對不同的情況進行分析，這樣才能夠保證PLC的使用更加符合當今工業自動化的發展。

1.PLC控制系統的原理

PLC是一類具有存儲器功能的可編程邏輯控制器件，在電氣工程自動化當中應用十分廣泛，大大的提升了電氣工業的自動化水平，提升了工業生產的效率，能夠很好的解決人為施工中所存在的一些誤差。PLC在工作的過程中可以實現很多功能，比如說可以進行輸入程序的執行，以及控制輸入，輸出計算和定時等等。其精準的性能可以很好的改善人為施工中所存在的一系列影響。對于提升工業自動化水準有著十分重要的意義。PLC在工業上正式投入使用的時候，其工作原理主要分為以下三個過程，分別是采樣輸入、程序執行和輸出刷新。在PLC控制的過程中，PLC控制器首先是掃描用戶數據，將其存儲在內部存儲器結構，進而執行用戶程序，進行輸出刷新。在PLC控制器件的輸入過程中，如果掃描的是脈沖波，必須要大于一個周期才能夠完整用戶數據的采集，這樣才能夠完成用戶采樣階段的過程。而在執行用戶程序的過程中，PLC控制器件總是從上至下進行讀取，通過邏輯運算執行用戶程序，進而達到控制的目的。而這一過程主要在RAM存儲器當中進行讀取和執行。最后便是輸出刷新的過程，當PLC執行完用戶程序便進行輸出刷新。在這一階段，CPU主要對I/O映像區內的數據進行讀取，再刷新輸出，管理外設和驅動，從而達到控制的目的。PLC控制器具有十分鮮明的特點，首先來說就是PLC控制器件使用簡單，不需要大量的計算機知識，而對于硬件的了解也無需太多，往往在學習的過程中僅僅通過用戶手冊便可以達到學習的目的，可以說是很多人都能夠入門PLC控制器件，經過簡單的學習便可以達到熟練使用的目的。在使用的過程中，PLC可以更好的適應大多數工廠設備，能夠廣泛的應用開來，一旦出現問題，也便于維修。而且在現代社會的發展過程中，PLC控制器件大多數也具有自檢的功能，可以說十分方便，能夠更好的促進我國電氣工程自動化的發展。

2.有關PLC技術的硬件與軟件分析

PLC硬件：在PLC控制器件當中最重要的可以說是PLC的電源，如果電源不能夠良好的發揮作用，那么PLC控制器件也不能夠繼續使用，在很多工廠中，針對于電氣設備自動化的PLC控制器件而言，往往要選擇比較穩定的電源，在使用交流電的過程中，只有保證交流電的波動不大，不影響PLC控制器件，便可以直接接入到交流電網當中。而很多廠家在研發的過程中也會優先考慮比較穩定的電源，這樣才能夠更好的適配PLC控制器件，保障其穩定運行。PLC控制器件的核心部分，即CPU，CPU便是我們常說的中央處理器，能夠對電源進行分析，對輸入輸出設備進行連接，進而處理程序，保障整個PLC控制器件的良好運行。可以說CPU是PLC控制器件最核心的部分，而同時為了更好的保證PLC控制器件的良好運行，在我國許多電氣工程自動化的生產商中，都采用了雙CPU的形式進行處理，雙CPU就是在一個CPU出現故障的時候，而另外的還可以繼續工作，從而保證PLC的良好運行，也能夠保障工廠設備的穩定性。最后則是PLC控制器件的輸入輸出接口，用來進行用戶輸入程序的采集以及輸出控制行為，同時PLC控制器件還包括一些通訊模塊，可以完成其他功能。對于PLC的軟件部分，基本上每個廠家都有各自的軟件進行編程，基本上是不通用的，而比較出名也比較實用的便是西門子的PLC- S7-200軟件，西門子的PLC目前有s7-200（已全球停產），換代產品s7-200smart，因為它的編程軟件小巧，安裝方便，很受歡迎，一般作為入門級產品去學習，國內很多學校，也是采用這款plc進行教學，另外一個系列是s7-300，s7-400，s7-1200，還有新出的s7-1500，這個系列中s7-1200屬于中小型機，算是入門級別，s7-300是中型機，s7-400是大型機s7-1500是新出的大中型機，是目前西門子主流產品。

3.PLC在電氣設備自動控制系統中的設計與應用

3.1控制閉環系統

針對西門子PLC的閉環控制系統，主要有以下幾個模塊需要分析，分別是FM355閉環控制模塊，FM355-2閉環控制模塊，FM455閉環控制模塊，FM458-1DP應用模塊。其主要作用便是針對外界擾動因素進行控制，進而達到穩定輸出的目的。而其主要指標也都是大同小異，主要對壓力、流量和電力等等進行分析，從而對外界擾動因素進行一定的控制，對誤差進行一定的分析，也能夠更好的控制上升時間、峰值時間以及超調量等。

3.2開關量控制

PLC控制器的開關量也比較簡單，主要是針對于輸入量進行分類，針對不同的電壓和電流進行分析，進而達到開關的目的，例如西門子PLC300，大于13V的電壓代表輸入1，是開狀態，小于5V，則代表輸入0，為關斷的狀態。針對于西門子PLC控制器件而言，大多數型號的控制器件也基本都是如此，主要存在著一些小的細節問題，會有不同的使用標準。在西門子PLC控制器件設計的過程中，也要考慮到具體的使用情況，針對不同的電壓和電流進行分析，進而達到準確控制的目的。

3.3評估控制系統的控制任務

PLC對系統的控制，還要進行評估，這樣才能夠識別PLC是否能夠完成相關工作任務。針對西門子的大多數器件而言，在電氣工程實際應用的過程中，主要從以下四步來進行分析，首先是評估任務量，然后是評估工藝的復雜程度，最后分析任務的可靠性以及相關處理速度。在對任務量進行分析的時候，一定要充分考慮任務規模，這樣才能夠確保西門子plc在實際使用的過程中能夠完成任務。對工藝復雜程度進行分析的時候，要評估相關成本，考慮plc控制器件是否能夠完成本工程。尤其是針對許多大型的電氣工程而言，工藝復雜程度直接關系到成本的高低。對西門子plc控制器件的可靠性進行分析的時候，著重考慮相關擾動因素以及輸入因素，確保輸出能夠較為穩定，也能夠更好的適應電氣工程的發展。在對處理速度進行分析的時候，主要是考慮到電氣工程的生產周期，進而分析PLC控制器是否能夠完成任務。

3.4確定設計階段最終的I/O模塊點數

在PLC設計的過程中，最終便是要確定I/O模塊的點數進行設計，主要針對于PLC控制器在實際使用過程中所要發揮的作用，也就是要控制的過程進行分析。根據實際情況確定輸入輸出口即可。同時分析一下穩定性以及安全性等問題，可以說確定設計階段最終的PLCI/O模塊點數屬于比較簡單的問題，西門子的大多數器件針對此模塊的設計都比較優秀，能夠很好的勝任相關控制任務。

3.5完成電氣設備自動控制系統的調試工作

在進行設計和加工之后，便要投入使用，投入使用之前再進行相關測試。在進行調試工作時，主要分析輸入因素以及外界擾動因素，以及在使用過程中其承受壓力的能力和使用的穩定性問題。最終要將其維修手段以及維修措施進行分析，就完成了電氣設備自動控制系統的調試工作。

結束語：

PLC控制器對于現代社會的電氣工程自動化而言，有著十分重要的意義，西門子的plc控制器件有著比較先進的技術。在現代社會的發展過程中，西門子的PLC控制器也在不斷的革新，不斷的適應電氣工程行業的發展。

參考文獻：

[1]朱悅涵，顏冠辰.PLC在數控機床電器控制系統的故障診斷中的應用[J].機電技術.2017（2）

[2]曹雷虹.基于PLC的數控機床電氣控制研究[J].機電信息.2017（5）