PLC控制系统在电气设备中的应用分析

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摘 要：plc控制系统也叫做可编程控制器，是一种综合性跨学科的工业控制装置。随着现代电气化自动化的发展，PLC控制技术被广泛的应用与电气行业，并且取得了很大的成果。PLC技术的可靠性高、灵活性强、实用性等特点，使其在自动化领域不断拓展。本文将对PLC技术在电气设备中的应用进行分析。

关键词：PLC 电气设备 自动化控制 设计应用

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0094-02

1 PLC控制系统概述

PLC的全称为可编程控制器，其运行原理是基于微处理器的一种数字运算操作的电子系统，其主要被应用于工业环境，尤其是电力系统中。20世纪下半叶，计算机技术、网络通信技术、现场总线技术的发展，使可编程控制系统应运而生。PLC控制技术最初被应用于汽车工业，并取得很大成功。网络取得很大发展之后，PLC技术开始不断向电气-仪表-计算机控制一体化方向发展。到目前为止，其设计安装和调试的简便性、编程方法的简单性、超强的适应性等特点，使其成为自动化技术发展的热点和前沿技术。

2 PLC系统中抗干扰设计

2.1 电源部分

作为电源部分的最主要元器件，电源变压器的抗干扰设计至关重要。为了达到抑制电网中出现烦扰，在选择变压器时，应尽量采用隔离变压器，并且变压器的容量应该比实际额度大出1.2～1.5倍左右。在选择好变压器并投入使用之后，变压器的屏蔽层需要具备良好的接地，次级线圈的连接线要用双绞线，此目的是为了实现电源线之间的干扰最小化。在合适的条件下，PLC的控制器电源与隔离变压器之间加入滤波器，其此时变压器的初级和次级连接线均要实用双绞线，这样干扰信号经滤波器隔离后可大大减弱，增强了系统的可靠性。

2.2 输入输出信号的抗干扰设计

输入输出部分的设计可采用绝缘I/O模块，这样可实现输入、输出信号避免受到干扰。对于输入信号的抗干扰设计，其输入线之间的差模干扰可以利用输入模块滤波来减小干扰，利用控制器的接地来抑制输入线与大地间的共模干扰。在输入端有感性负荷时，为了防止电路信号突变而产生感应电势的影响，可采用硬件的可靠性容错和容差设计技术，即在负载两端并联电容C和电阻R，对于直流输入信号，可并接续流二极管D。输出电路的抗干扰设计需要根据PLC的输出能力来确定具体形式，若负载超出了PLC的输出能力，则需要在外接继电器或接触器。同样在PLC输出端出现感性负载时，输出信号在ON和OFF之间转换时都会有干扰的出现。因此在PLC的输出端设计时，需要采取一些措施来保护触点。直流负载时需在线圈两端并联续流二极管D，且二极管尽量靠近负载，交流负载时，应在线圈两端并联RC吸收电路。

2.3 外部配置

在信号传输的外部线路，由于线路之间存在互感，因此在交流和直流信号的输入、输出时，应分别使用独自的电缆，不可混用。输入输出信号线的集成电路和晶体管部分，为了避免信号之间的干扰，需要使用具备屏蔽功能的电缆，并且屏蔽电缆的输入、输出端要悬空，另外一侧即控制器侧，需要进行接地设计。PLC控制系统的配线在30 m以内的短距离时，直流和交流的信号线建议不要使用同一电缆，避免产生窜扰，或者输入线使用具备屏蔽功能的电缆，可尝试交、直流信号使用同一电缆。当距离在30～300 m时，输入线必须使用屏蔽线，其不可使用同一电缆。当大于300 m时，需要使用中间继电器进行信号转换，或者使用远程I/O通道。

3 PLC控制系统在电气设备中的应用

3.1 PLC在机床电气控制中的应用

机床是一种典型的机械、液压、电气一体化协同控制的通用加工机床。在传统的机床电气控制部分故障较多且不易排出，PLC控制系统的灵活性完全适用于机床电气自动控制，且具备良好的可靠性，因此其完全取代了传统的继电器、接触器为主体的控制装备。PLC在机床装备中的运用主要是看重其可靠性和时间控制的精确性，并且其能够实时的显示各主体设备的运行状态，以及状态的实时变化，并且一旦设备出现故障时，PLC系统的显示屏能够及时的产生故障位置和报警画面。这种监控、监管相结合的一体化系统，在具体的运行中可取得理想的效果。

3.2 系统设计的特点

在PLC内部程序上采取抗干扰措施。

仪表与PLC分柜安装，增加了抗干扰能力。

仔细设计输入、输出路径，在保证系统完善的基础上，尽量压缩输入、输出点数。

3.3 硬件设计

在进行PLC系统的硬件设计时，需要根据该工艺的要求以及其控制的设备数量，来确定配置离散的点数和模拟量的点数。另外需考虑到生产现场的外界环境以及干扰因素，选取合适的模块以及合适规模的主控单元。上下位机分别采用不同工控机，实现对现场电气设备进行自动或单动控制。此外还需一个终端进行通信，通过打印机打印所需各种记录。具体的分工应为：下位机实现基础的测控，完成对设备生产线端的信息采集以及过程控制，之后通过信号传输线路，传输到上位机；上位机负责对下位机的数据信息进行监控、记录等。

3.4 软件设计

PLC系统软件的设计分为上位机的设计和下位机的设计。在选取确定的监控软件后，就可以快速构建用户所需的控制方案。用户界面可采用Windows NT环境下的界面，操作方式采用鼠标点击下拉菜单的方式。监控软件采用模块化结构方式编制。其具体程序框图如图1。

下位机的编程软件可采用美国AB公司的RSLOGIX500，它是一个32位窗口梯形逻辑编程包。此编程软件非常适用于Windows NT环境，具有直观、亲切的Windows界面，灵活的梯形图编辑器，有助于用户提高性能，节约时间和改时生产率。

参考文献

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