探析PLC在电气自动控制系统中的设计及应用

李晓甫 史俊文

摘要：在较差工业环中，PLC对控制系统要求较高的电气设备自动控制系统较为适用，可以代替计算机辅助完成各种控制任务。本文阐述了PLC在电气控制系统中的设计，并分析了PLC在电气控制系统中的应用，希望对提高电气控制系统自动化水平有所裨益。

关键词：PLC系统；电气自动控制系统；设计；应用

在传统的电气控制当中所使用的是接触器和继电器进行控制，这种控制系统的线路较为复杂，在运行过程中容易出现各种运行故障，影响电气控制系统的稳定运行，而用PLC代替原来的继电器控制能够有效减少电气控制系统运行过程中的故障，提高电气控制系统的自动化水平。

一.PLC在电气控制系统中的设计

PLC的全称为可编程逻辑控制器，PLC属于专门为工业体系生产而设计出来的电子化控制装置，该装置之所以能够被广泛的应用到各个生产行业之中，其根本原因就是由于其具有通用性、灵活性、可靠性等方面的优势。对电气控制中的PLC系统进行设计过程中，首先应该对电气自动控制任务进行确定，然后对PLC的功能和价格进行比较，选择比较适合电气控制系统的程控器主机。在选定相应的主机后，技术人员还要对相应的模拟量单元、位置控制单元、显示设定单元进行确定，完成PLC设计的第一步，然后再进行下面的设计，具体来说在确定PLC主机后的设计步骤主要包括确定I/O地址、设计控制系统以及调试系统。

1、对I/O地址进行确定后才能开始控制系统的设计，因而I/O地址确定这一步是PLC控制系统设计的基础，在将I/O点的地址、代码、名称等确定好后，技术人员才能进行编程设计，并对装配图、接线图等进行设计，对线路进行装配和连接。

2、在完成对I/O地址的确定之后接着进行控制系统的设计，控制系统设计主要可以分为软件设计和硬件设计两部分，其中硬件设计主要包括对PLC控制器进行设计，对电气线路进行设计，对外围路线进行设计以及实施抗干扰设计。而软件设计则主要是对PLC控制程序进行编写和设计，主要包括对主程序、子程序以及中断程序进行设计等，软件设计需要依靠设计者自身经验来完成，在设计方法上主要有状态表法、流程图法、功能图法以及逻辑代数法等。

3、在最后一步调试系统当中，技术人员需要对系统中的软件部分和硬件部分分别进行调试，以保证整个系统均能够正常运行。在调试当中主要有两种方法，一是模拟调试方法，在对硬件部分进行模拟调试过程中，需要将主电路断开，然后对各个硬件的控制部分是否安装正确进行手动检查和调试，而对软件部分进行模拟调试时则需要对各种开关信号进行模拟输入，以观察PLC的输出端各种指示灯的显示是否正常，在模拟量信号的选取上，技术人员则可以通过将万用表、电位器和开关等相互配合来对现场的传感器和开关信号进行模拟，然后对PLC输出端的逻辑关系进行观察，以检验其逻辑关系是否符合电气控制要求。另一种调试方法是联机调试，这种方法是将调试好和编制好的程序直接下载到PLC当中，在现场进行联机调试。在调试过程中要将主电器断开，只对控制电路进行调试。现场联机调试能够帮助技术人员及时发现PLC系统中存在的问题，并及时进行解决。在现场进行调试过程中，通过反复检查程序系统和接线系统能够将隐藏在系统软件和硬件当中的问题找出来，从而使PLC的设计更加符合电气控制系统要求。

二、PLC在电气控制系统中的应用

随着自动化技术在电气控制中应用越来越广泛，越来越多的自动控制系统在电气控制中得到了应用，其中PLC控制系统在电气设备中的应用也逐渐广泛。其在电气控制系统中的具体应用可以从以下几方面来体现：

1、在I/O地址选择上，I/O地址的确定是PLC设计阶段中的基础步骤，因而在I/O的选择上技术人员应该格外小心谨慎，首先是对I/O的点数进行明确，技术人员在选取相应的点数时应该从备用和扩充的角度进行考虑，以便能够满足以后控制系统的运行要求。接着是对离散输入输出进行选择，其中对输入和输出接口应该选择标准输入和输出接口，这样能够在系统中的开关、传感器和控制开关设备等之间进行通用，一般交流输入或输出的量程为24～240V，而直流输入或输出量程则为5～240V，若所安装的控制系统的电力由不同电源提供，则可选择带有隔离的公共线路。在将输入和输出接口和线路选择完毕后，需要对输入或输出进行模拟，以确定I/O地址能够正常使用，在模拟过程中，输出接口的信号是感知传感器产生的，模拟主要是对输入或输出接口的流量、压力和温度数值进行测量，并将其应用到电流或电压输出设备当中。

2、在PLC机型和功能的选择上，技术人员在将PLC应用到电气控制系统当中时应该根据电气控制系统的具体情况和电气设备要求来选择相应的机型和功能，同时在选择过程中还要注意对机型运行的功能和可靠性情况进行选择，并且注意要留有一定余量，这样才能满足调试和扩展需求，方便以后进行系统扩展，提升控制系统的控制水平。

3、系统控制元件的设计。系统控制元件设计是控制系统设计中硬件设计的重要部分，对其进行设计的内容主要包括对存储器空间进行分配，确定专用存储器，对系统初始程序进行设计，对功能子程序进行编制，并对其他辅助程序进行设计等等内容。具体的设计步骤是先对系统进行安装，并将接触器、熔断器、转换开关以及PLC都安装到配线板上，然后将PLC的各种线路接好。然后进行系统调试，在调试过程中重点是对软件系统进行调试，以使控制元件能够符合控制系统要求，最后进行试运行，将控制元件安装到相应的控制系统当中，然后进行试运行，对元件在试运行过程中出现的问题进行观察，若出现问题则需要立即将控制系统停止，对相应问题产生的原因进行分析，并积极采取措施进行解决，然后再次进行运行，确认没有问题之后，进行验收。

4、对系统软件进行设计，在软件设计方面，PLC在控制系统中的应用主要是在上位机软件和下位机编程软件设计上，其中对上位机软件进行设计是PLC系统软件设计中的重点内容。在软件选择上可以选择RSVIEW32型监控软件，其能够为用户提供直观便利的图形化显示，并能够为用户提供和构造相应的控制方案，且操作较为简单，技术人员容易上手，从而有效简化了整个电气控制系统，避免了系统故障的发生，有效提高了电气控制系统运行的稳定性和运行效率。

综上，将PLC应用到电气设备的控制系统当中后能够有效简化继电器逻辑，简化自动控制系统，从而有效提高了控制系统的运行可靠性，且PLC系统的操作较为简单，有效减少了电气控制系统运行过程中的控制故障，可以对PLC控制系统进行推广应用，以保证电气设备的自动控制系统能够稳定有效地运行。

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