芻議PLC在電氣控制線路設計中的應用

何曉嬋

（白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 白銀 730900）

現(xiàn)階段，PLC有關(guān)技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，在各領(lǐng)域中的應用日漸廣泛，結(jié)合該技術(shù)可靠性與適應性較強的特點，可以在電氣控制線路設計中推廣應用，增強系統(tǒng)控制作用。

1 PLC的結(jié)構(gòu)與配置

PLC發(fā)展至今，基本結(jié)構(gòu)通常以模塊式與箱體式為主。盡管形式結(jié)構(gòu)上差異較為明顯，但是，在整體組成上卻是大致相同的，通常由CPU板、顯示面板、內(nèi)存塊、I/O板、電源等部件組成。針對PLC的配置，通常以總線式開放結(jié)構(gòu)為主，可以和用戶需求充分結(jié)合，實現(xiàn)I/O能力的拓展，實現(xiàn)控制能力的多樣性發(fā)展。

2 設計步驟

（1）設計人員應充分掌握系統(tǒng)對象工作工藝要求與基本流程，主要包含壓力和溫度的控制參數(shù)的確定；各控制對象相互之間的約束關(guān)系動作順序等，為了加強工作的嚴謹性，應盡量畫出具體流程圖。之后應確定控制方案最優(yōu)解，選定控制方案時，應確定受到PLC控制的軟件與硬件結(jié)構(gòu)，以及受設計系統(tǒng)控制的通訊與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、D/A和A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)個數(shù)、I/O接口類型數(shù)目、設計硬件結(jié)構(gòu)等，設計硬件結(jié)構(gòu)主要包含內(nèi)存與ROM容量、時鐘頻率、插槽數(shù)量。

設計系統(tǒng)的重點，在于對機型與有關(guān)功能模板的選擇引起足夠重視。首先，應充分考慮機型可靠性與運行功能的穩(wěn)定；其次，應考慮控制系統(tǒng)類型，不僅需要滿足系統(tǒng)運行要求，還要預留出一定余量，為擴展與調(diào)試帶來便利。

（2）應選擇I/O，也就是輸入與輸出。第一步，是在充分考慮后續(xù)備用與擴充的前提下，確定I/O點數(shù)；第二步，離散輸入輸出。在開關(guān)、傳感器、控制設備中應用輸入輸出接口，即可接收信號，通常情況下，交流輸入輸出量程在24～240V，直流輸入輸出量程在5～240V，若對輸入輸出設備供電電源類型不同，則應配置隔離公共線路；第三步，模擬輸入輸出。模擬輸入輸出接口最大的作用，就是接收并感知來自傳感器的信號，這些接口可以測量壓力、流量與溫度，實現(xiàn)控制設備電壓電流的功能；通常情況下，接口量程主要包含4～20mA、0～+10V等；第四步，智能式輸入輸出。模塊自身在對信號進行輸入與輸出時，可以在事先規(guī)定方式下進行，將處理結(jié)果反饋給中央處理器，從而達到提升PLC處理效率的目的，節(jié)省存儲器容量。智能式輸入輸出模塊重點包含多回路PID調(diào)節(jié)器、凸輪模擬器、高速計數(shù)器、ASCII/BASIC處理器等。其中高速計數(shù)器可以做加法與減法計數(shù)，凸輪模擬器有速度補償，可用作絕對編碼輸入。

（3）在選擇電源模塊時，一般只會考慮輸出電流，電源模塊一定要保證超過處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等電流消耗總和。與此同時，還應當充分考慮環(huán)境對可編程控制器產(chǎn)生的重要影響。在結(jié)構(gòu)上，可編程控制器主要包含電阻、電容、晶體管等元器件，一旦環(huán)境產(chǎn)生較大變化，例如周圍產(chǎn)生震動、沖擊，或者溫度濕度變化較大，就會影響這些元器件的可靠性甚至使用壽命。除此之外，設計系統(tǒng)控制元器件的設計系統(tǒng)包含以下幾種：存儲器空間分配、系統(tǒng)初始化程序設計、功能子程序編制、專用存儲器確定、故障應急措施、輔助程序設計等。

設計步驟還包含以下內(nèi)容：首先，是系統(tǒng)接線安裝，應將PLC、接觸器、熔斷器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等安裝于配線板上；其次，是調(diào)試系統(tǒng)，調(diào)試系統(tǒng)主要涵蓋兩個部分，硬件與軟件調(diào)試系統(tǒng)，以軟件系統(tǒng)調(diào)試為主要任務；最后，是試運行系統(tǒng)，系統(tǒng)在試運行中，設計者一定要隨時觀察系統(tǒng)運行情況，若出現(xiàn)問題，應第一時間停機檢修，并對產(chǎn)生的問題進行科學分析，為后續(xù)安裝運行帶來參考指導意義。

3 PLC自動控制技術(shù)在電氣自動控制中的應用

3.1 交通領(lǐng)域

交通領(lǐng)域中，應用電氣自動控制最廣泛的當屬信號燈，可以保證交通系統(tǒng)的正常運行，路上車輛和行人可以遵守交通規(guī)則。對交通領(lǐng)域電氣自動控制而言，PLC可以通過編程邏輯控制方式指揮交通信號燈，增強線路控制的精準性。與此同時，借助PLC技術(shù)，交通電氣自動控制系統(tǒng)還能加強對系統(tǒng)整體的總控效應。舉例來說，若路口出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，電氣自動控制系統(tǒng)會通過監(jiān)控設施，對路面信息進行實時收集，及時將路面信息反饋至有關(guān)交管部門。在此過程中，無論是監(jiān)控系統(tǒng)的控制，還是信息傳輸?shù)娜蝿眨际峭ㄟ^PLC自動控制技術(shù)完成的，不需要人工操作與發(fā)出指令，因此，可以有效減少交通事故的發(fā)生。

3.2 數(shù)控領(lǐng)域

電氣自動控制同樣在數(shù)控領(lǐng)域大顯身手，PLC技術(shù)自帶編程優(yōu)勢，可以使數(shù)控準確度得到有效提升。舉例來說，PLC編程方式，可以對數(shù)控電氣自動控制系統(tǒng)，起到很好地輔助作用，保證數(shù)控機床可以在規(guī)定范圍內(nèi)，加強數(shù)控電氣精準程度，降低系統(tǒng)運行產(chǎn)生的誤差。基于此，企業(yè)一定要結(jié)合自動控制系統(tǒng)實際生產(chǎn)需求，匹配與之相符合的PLC系統(tǒng)，提高數(shù)控領(lǐng)域的生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量。

3.3 空調(diào)領(lǐng)域

電氣自動控制系統(tǒng)在空調(diào)領(lǐng)域，應用難度更高，通過PLC控制技術(shù)，可以有效降低難度。盡管空調(diào)系統(tǒng)在控制方法上較為多樣，但是，PLC確是控制效率最高的方式，可以減少系統(tǒng)受到外界因素的負面影響，在程序規(guī)定下，保證空調(diào)電氣自動控制系統(tǒng)運行的高效性。以中央空調(diào)電氣自動控制系統(tǒng)為例，PLC自動控制技術(shù)可以控制整個系統(tǒng)，降低系統(tǒng)運行誤差，提升運行效率的同時，還能延長系統(tǒng)維護年限。

3.4 機床領(lǐng)域

在機床領(lǐng)域中，CNC與PLC是兩個獨立系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部的信息傳遞，通常在CNC內(nèi)部完成。至于機床電氣控制信號與PLC間的信息傳遞，則主要通過I/O與CNC接口進行，功能包括以下幾點：系統(tǒng)急停、面板信號處理、PLC初始化、機床工件自動加緊等，數(shù)控機床中應用PLC，可以全面提升過程監(jiān)控自動化水平，有助于提升系統(tǒng)生產(chǎn)率。

3.5 立體倉庫領(lǐng)域

立體倉庫是物流環(huán)節(jié)與倉儲管理中的重中之重，當前社會背景下，立體倉庫主要分成巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、升降橫移式等類型，在組成結(jié)構(gòu)上有計算機、堆垛機、PLC、出入庫輸送機、穿梭機等，其中，PLC作為核心系統(tǒng)，對立體倉庫電氣控制有重要價值。在電機控制上，立體倉庫系統(tǒng)通常會以閉環(huán)控制方式為主，主要是通過高速計數(shù)器分析來自編碼器的轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)據(jù)，后續(xù)形成數(shù)字信號，傳入PLC，形成電機閉環(huán)控制。立體倉庫應用PLC電氣控制，可以使倉庫貨物出入庫效率得到提升，改善過去倉儲管理模式的一些弊端。

3.6 紡紗系統(tǒng)

在紡紗系統(tǒng)中，PLC電氣控制重點包含人機界面處理、開關(guān)柜處理與電機控制等方面。在PLC系統(tǒng)運行時，主要是針對紡紗控制器有關(guān)數(shù)據(jù)進行采集，并將數(shù)據(jù)第一時間輸入到人機界面中，從而為工作人員后續(xù)操作提供最大的便利性。對PLC電氣控制系統(tǒng)而言，可以與其他紡紗控制器形成聯(lián)合系統(tǒng)，PLC主要進行系統(tǒng)維護與網(wǎng)絡通信管理的工作。紡紗控制器與電氣控制則主要負責采集數(shù)據(jù)、檢測產(chǎn)品、統(tǒng)計生產(chǎn)數(shù)量，從而為系統(tǒng)管護提供便利。和傳統(tǒng)紡紗系統(tǒng)相比，PLC電氣控制有體積較小、成本更低、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、速度更快、節(jié)能性更好等優(yōu)勢，而且可以結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際，提升技術(shù)應用的靈活性。

4 結(jié)語

電氣控制線路設計對生產(chǎn)活動的重要性不言而喻，PLC的應用可以使控制效果立竿見影。設計者應在明確系統(tǒng)對象與PLC結(jié)構(gòu)的基礎上，嚴格執(zhí)行設計步驟，實現(xiàn)線路的自動化功能。