电气自动化设备中PLC控制系统的应用

张志平

摘 要：为了灵活的控制自动机床，或者是其他自动化的机械设备，降低自动化机械设备的操作要求，人们研究出了PLC控制系统，PLC控制系统也叫可编程控制器，这种设备是将计算机信息技术与机械技术相结合，以适应电气自动化发展的一种工业产品，是跨学科研究的结晶，PLC技术具有较高的可靠性，强大的实用性，对不同的电气设备适应力很强，在各个方面可以灵活的应用，这些特点使其在自动化领域它应用范围不断被推广，使用范围越来越广，涉及到的领域也越来越多，下文中将对PLC技术的技术原理，其在应用领域中的贡献进行分析。

关键词：PLC；电气设备自动化；控制设计；应用

1 PLC控制系统概述

PLC是可编程控制器的英文缩写，其运行核心是微处理器对电子设备的控制，依托于数字运算操作系统，可用于工业生产的电子化控制，是电力系统尤其是电力系统的自动控制中。自从二十世纪九十年代以来，计算机技术和网络通信技术不断发展，现场总线技术的出现是可编程控制系统用于工业生产成为可能。依托数字领域的技术发展，数字智能控制系统被引入各行各业中，PLC控制技术首先被应用于汽车制造工业，并在这个领域取得了极大的成功。自从网络信息化取得较大发展以后，PLC技术开始不断的向电气一仪表一计算机控制一体化方向发展。截止到目前为止，PLC技术以其自身便捷的安装和调试性能，简单的编辑方法，大的适应能力等诸多特点，使其在各个领域得到了广泛的应用，成为了自动化技术发展的热点，得到了大家的广泛关注和肯定。

2 PLC系统中抗干扰设计

2.1 电源部分

电源变压器作为电源的主要元器件，其抗干扰设计对电源的整体性能至关重要，为了抵抗电网中的干扰，降低也干扰对电源的影响作用，应选用隔离变压器作为电源的主要电源变压器使用，选用的变压器的容量应高于设计额度一点二到一点五倍，并且在投入使用的过程中，将变压器的屏蔽层进行良好的接地处理，使用双绞线作为次级线圈带连接线，减小电源线之间的干扰，如果客观条件允许的情况下，可以在PLC的控制电源和隔离变压器之间增加滤波器，这样可以是干扰信号经滤波器隔离后大大减弱信号的强度，在变压器初级和次级连接线都要用双绞线连接，这样可以增加系统的可靠性。

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。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。

2.3 外部配置

对于外部的信号传输线路，由于线路之间的电流存在互感现象，所以应该分别使用各自的电缆，输入输出交流或直流信号，电缆不可混用，在输入输出信号线会合的集成电路和晶体管部分，需要使用具有屏蔽功能的电了，以避免信号之间的相互干扰，对于屏蔽电缆在安装时，输入输出端要悬空安装，在控制器安装的一侧，需要进行接地设计。如果在30厘米以内短距离配置PLC控制系统配线时，直流和交流信号线要分别使用不同的线缆，防止彼此相互串扰，是在输入线少使用记得屏蔽功能的电缆，这种情况下可尝试交流和直流信号使用同一电缆进行信号传输，如果距离在30到300米之间，则必须使用屏蔽输入线，并且不能用同一电缆传输直流交流电信号，当传输距离大于300米时，需要利用中级机电器件休息好的转化和加强，或者使用专用的远程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

通用机床是一种典型的机械，液压和电气一体化协作控制的加工机械，传统的机床控制设备，是以继电器，接触器为主体的控制装备，其组成的控制部分故障较多，不要修理和维护。PLC控制系统可以实时地显示各主体设备的运行情况，便于操作者查询，对状态的实时变化监控，可以保证如果部分设备出现故障，PLC控制系统可以在显示器中及时的发现故障位置，并且通过声音和画面报警，在这种监管，监控一体化的系统中，很好的保证了机床的安全稳定和自动运行，在实际的具体运用中取得了非常好的效果。

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。

3.3 硬件设计

根据工厂的实际生产工艺需要，以及控制设备的数量要求，确定PLC系统硬件设计，准确的确定出离散点数和模拟量的，生产现场的外界环境，考虑周边的干扰因素，选取适合的模块作为主控制单元，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。

3.4 软件设计

在软件设计过程中，需要根据实际的生产环境，考虑到软件的稳定性和安全性等多方面因素，对PLC系统综合设计，尽可能简化操作方法，根据客户的要求，采用适当的设计方案。PLC系统软件的设计分为上位机的设计和下位机的设计。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，它是一個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。

总而言之，在目前的自动化工业机械领域，PLC控制系统得到了广泛的应用，其众多优点被广大的用户所承认，其良好的稳定性，便捷的操作性，简易的可安装性能，给各个层次的工业生产设备的自动化改进，提供了优良的服务，带动了整个制造工业领域的自动化发展进程，面对当前的局面，PLC控制系统，以及研究者，包括使用者需要通力合作，提高PLC控制系统的稳定和安全性，使之可以更好的为广大应用的服务，

参考文献

[1]陈忠华.可编程控制器与工业自动化系统[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]胡文平，尹项根.电气设备在线检测技术的研究与发展[J].华北电力技术，2003，2：71-73.

[3]赵化启.电气控制与可编程控制器[M].北京：电子工业出版社，2009.

[4]刘善增.PLC控制系统的可靠性设计[J].工业控制计算机，2004，7.