电气控制技术与PLC的论述

王森 郭锐 沈阳工学院信息与控制学院

1 电气控制系统

1.1 电气控制系统的设计：

一个是原理设计，要满足生产机械和加工工艺的各种控制要求；另一个是工艺设计，要满足电气控制装置本身的制造、使用以及维修的需要。原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性，工艺设计决定着电气控制设备的生产可行性、经济性、造型美观和使用维护方便等。

1.2 电气控制系统的设计原则:

满足生产机械和工艺过程的要求；控制线路应简单、经济；保证控制线路工作的可靠和安全；设置完善的保护环节；操作、使用、调试与维修方便。

2 PLC的产生与发展

在PLC出现之前，机械控制及工业生产控制是用工业继电器实现的，在一个复杂的系统中，可能要使用成百上千个各式各样的继电器，接线，安装的工作量很大。如果控制工艺要求发生变化，控制柜内的原件和接线也需要作相应的改动，但是这种改造往往费用高、工期长，以至于有点用户宁愿扔掉旧的控制柜，去制作一台新的控制柜。继电器控制的这些固有缺点，给日新月异的工业生产带来了不可逾越的障碍。由此，人们产生了一种运球新型控制装置的想法。

随着微处理技术的发展，PLC也得到了迅速发展，其技术和产品日趋完善，它不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体，是其功能更加完备。目前，为了适应大中小型企业的不同需求，进一步扩大了PLC在工业自动化领域的应用范围，PLC正在朝着两个方向发展:其一是小型PLC向体积缩小，功能增强，速度加快，价格低廉的方向发展，使之能更加广泛地取代电气控制，其二是大中型PLC向大容量，高可靠性，多功能，网络化的方向发展，使之能对大规模，复杂系统进行综合性的自动控制。

3 PLC的基本组成

PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。

3.1 整体式PLC：

将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、电源、通讯接口等组装成一体，构成主机，另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。主机中CPU是PLC的核心，I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。

3.2 组合式PLC：

将CPU单元、输入单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模板，各模板插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互连接。装有CPU单元的底板称为CPU底板，其他称为扩展底板。CPU底板与扩展底板之间电缆连接，距离一般不超过10m。

4 PLC的特点

使用灵活，通用性强；可靠性高，抗干扰能力强；编程,简单，使用方便；接线简单，功能强；体积小，重量轻,功耗小,性价比高，易于实现机电一体化；设计,施工,调试周期短。

5 PLC任务编程的特点

5.1 可将程序分解为多个任务

由多人共同开发，最终可以方便地将分别设计的各个任务组织起来，合并在一个用户程序中。

5.2 根据功能可将某些任务定制为独立性强的标准化模块

这样在进行新的编程时，如果有相同的功能要求，就可以方便地移植先前已有的任务模块。任务的新标准化设计也便于将多人开发的程序组织、融合起来。为做到任务标准化，设计时要用到符号编程、符号的全局和本地的指定，本地变量地址的自动分配。

5.3 提高总体响应性能

将系统分为总体管理程序和各个独立的控制程序，根据需要可以仅使某个控制程序运行，因此提高了系统总体的响应性能。

5.4 修改与调试方便

由于可以多人分工按任务进行编程、调试，提高了工作效率。当程序与要修改时，只需要对变更部分的任务进行修改即可，维护简便。通过CX-P软件中符号变量的全局/本地设定以及“局部变量”地址的自动分配功能，在调试时能够很容易识别某个地址是程序固有的还是与其他程序共享的，另外由于不需要进行程序间地址的重复检验，提高了调试效率。

5.5 容易实现程序的切换

在程序中使用任务管理指令，可以控制指令的任务，使其在需要时开始运行或停止。

5.6 用户程序的可读性好

通过对用户程序的结构化编写，对传统上采用跳转指令的程序进行模块化处理，使用户程序更加容易理解。

6 总结

上文对于基于PLC电气自动化控制做了简单的介绍，随着自动化技术的发展，PLC技术在机械控制中做到了很大的应用，早今后实际工作中也要非常重视这一领域。