基于PLC技術小企業電氣控制系統設計研究

葉強

摘要：隨著我國科技不斷進步，自動化生產水平逐漸提高，以機床電氣控制作為基礎的自動化控制系統成為當前我國小型企業電氣控制應用當中一項熱點話題，PLC產品在應用方面的便捷性和強大的功能性，在未來的發展中擁有較好的前景。本文將針對PLC技術在小企業電氣控制系統當中的設計應用進行研究。

關鍵詞：PLC技術；小企業；電氣控制；系統設計

1.PLC技術定義、構成、功能分析

PLC技術也可以稱為可編程邏輯控制器，該項技術主要是通過利用微電腦技術為基礎，制造產生的通用型自動化控制設備，在設備當中使用可編程存儲器，能夠實現對編寫程序的存儲，并且能夠利用邏輯計算、定時技術、順序控制技術和各種運算操作進行程序的執行，進而通過數字和模擬方式對信號進行接收和輸出，實現對機械和生產過程的管控。可編程邏輯控制器從結構方面進行分析，主要包括固定式和組合式這兩種類型，固定式由中央處理器、I/O模塊、內存、電源和顯示器構成，這幾個部分構成一個不能被拆分的整體結構，所以叫做固定式可編程邏輯控制器。組合式則分別由中央處理器、內存、I/O模塊、電源和機架通過組裝而成。在可編程邏輯控制器當中，中央處理器相當于中樞神經部分，占據核心位置，在每套可編程邏輯處理器當中至少應該配備一個中央處理器，其作用是根據控制器給出的相應功能對使用程序給出的信號和數據進行接收和儲存，并且能夠使用掃描方式對輸入裝置發出的相應狀態和數據信息進行采集，并且能夠保存到臨時寄存器當中。在中央處理器的結構當中包括寄存器、控制模塊、運算器和控制狀態，其速度和內存在可編程邏輯控制器當中發揮重要作用，直接影響數據處理速度和工作狀態。

可編程邏輯控制器的功能包括，針對執行項目進行限時控制，根據提供的定時信息，對定時裝置進行設置，在運行過程中也可以進行調整和改動。可編程邏輯控制器還可以實現條件控制，也就是通過邏輯運算指令進行相關設定，從而實現繼電器的串并聯等相關連接處理。同時，也能實現步行控制，在上一道工序完成之后，同步對移位寄存器進行設置。當前，一部分可編程邏輯控制器還能實現通信功能、遠程控制、模數及數模轉換功能，為自動化技術的全面應用提供有力條件。

2.PLC技術在小企業電氣系統控制方面系統控制的要求分析

2.1針對步進電機的運行控制分析

首先應對步電機的運行情況進行演示分析，通過PLC按鈕對其開關鍵進行控制。步進電機在系統啟動階段因為正向旋轉，七圈后會自動停止。相關參數應設置為，頻率800赫茲、電流1.5安培、驅動器細分為5，利用啟動按鈕和PLC的設置對步進電機進行啟動。

2.2針對小車往返的運行控制分析

小車的往返操作通常使用啟動按鈕、停止按鈕和熱保護繼電器三個部分進行設定和控制，在設置過程中應充分考慮延時現象，通過實驗得到準確數據，對參數進行相應的調整，實現小車的往返運行和循環效果。為了避免小車在運行過程中發生事故，應在電路設計階段安裝限位保護開關，通過手動操作強行讓小車停止運行，同時還應設定為小車自動停止3-5秒時向反方向運行。熱保護繼電器的設置電流為0.35A-0.4A。

2.3針對多段速的運行控制分析

利用演示變頻器對電機多段速運動情況進行設置和控制，利用PLC實現速度的自動切換功能，使用屏幕觸摸控制和PLC通訊技術實現變頻器多段速的實時控制，變頻器通常采用外部運行的方式，可以利用觸摸屏幕進行啟動和停止的相應控制。在啟動階段，第一段速的頻率應為15赫茲，運行五秒之后應自動轉換為第二段速，在第二段運行頻率設置為25赫茲，運行八秒鐘后切換為第三段速。在第三段運行設置頻率為50赫茲，直到第五段速保持運行狀態頻率不變。如果不出現系統故障、緊急停止或者斷電問題，通過編程能夠實現對多段速運行的靈活設定和控制，如果中途有停止，則需重新啟動系統，就能開始重新運行。

3.小企業設備選型研究

3.1變頻器選型分析

變頻器通常安置在系統的電源和電極之間，通過對其變頻器相關參數進行調節，能夠實現電源輸出頻率的更改，從而改變電動機轉速。變頻器的頻率改變方式通常采用的有兩種，PU模式和外部控制模式，PU模式是指通過對面板上的按鍵進行操控，對變頻器輸出頻率相關參數進行調整，外部控制模式則是通過對外部輸入的信號進行更改實現對變頻器輸出頻率的調整。這兩種方式在操作方面都非常靈活，所以在我國的工業領域和民用領域的電器使用及控制方面得到了廣泛的應用。同時，變頻器當中還包含有很多保護功能，例如針對過流的保護、過壓保護以及過載保護等。

3.2 步進電動機選型分析

步進電動機的使用可以實現電脈沖和角位移電動機的轉換。通過使用驅動電源，向步進電機發出具有一定規律的脈沖信號，每當有一個脈沖輸入到接收設備當中，步進電機就會向前移動一步，其中，步進電機角位移和脈沖數之間成正比關系，步進電機的轉速和脈沖頻率也成正比關系，繞組通電的方向決定了轉速和轉向。

4.PLC技術小企業電氣控制系統設計方案

4.1系統設計思路

通過使用PLC進行步進電機的啟動與停止控制，當步進電機開始運行后，在正轉七圈后會自動停止。熱保護繼電器利用PLC進行小車的啟動和停止控制。假設小車在B點開始啟動，向A點運行，當小車到達A點之后，延時應該為三秒，然后小車將向B點返回，到達B點后自動停止，在到達B點后，小車的延時應達到五秒，同時繼續向前運行，通過循環往復實現系統設置要求。保護小車在超行程運行當中避免發生事故，需要在電路系統當中設定限位保護裝置，操作左、右限位都能實現使小車的運行停止，同時也在3-5秒后繼續向反方向運動。變頻器的開關控制由PLC執行，針對速度能夠實現自動切換，在五段速維持運行狀態。

4.2系統的參數設置

在對步進電機參數進行設計方面，其驅動器的細分為5；電流設置為1.5A；頻率800Hz。對變頻器參數進行設置需根據客戶的控制要求進行設定。

結束語：

我國小型企業通過利用PLC技術實現自動化系統控制，能夠有效提高企業自動化水平，縮減勞動力成本，為企業提高經濟效益作出貢獻。通過加強對PLC技術的應用研究，能夠提高小型企業對自動化技術的掌握水平，提高生產效率，推動企業可持續化發展。

參考文獻4

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[2]肖榮輝.基于機床電氣控制的PLC的自動化系統設計[J].信息系統工程，2013，05：26-27.

（作者單位：江森自控日立萬寶空調（廣州）有限公司）