淺議電氣設(shè)備PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張風(fēng)嬌

摘要：PLC的發(fā)展大大的促進(jìn)了電氣工程自動(dòng)化的發(fā)展，給人們的生活帶來了許多的便捷，同時(shí)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用。本文關(guān)于PLC的原理，以及PLC在設(shè)計(jì)的過程中所需要注意的問題進(jìn)行了一系列的分析。希望在日后的發(fā)展過程中，我國PLC的應(yīng)用越來越廣泛，且電氣自動(dòng)化程度越來越高，能夠?yàn)槲覈F(xiàn)代電氣工業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備；PLC控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

前言：

PLC是電氣工程自動(dòng)化中一種十分重要的設(shè)備，在使用的過程中有許多的注意事項(xiàng)，同時(shí)在PLC設(shè)計(jì)的過程中也要考慮到實(shí)際具體情況，針對不同的情況進(jìn)行分析，這樣才能夠保證PLC的使用更加符合當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。

1.PLC控制系統(tǒng)的原理

PLC是一類具有存儲(chǔ)器功能的可編程邏輯控制器件，在電氣工程自動(dòng)化當(dāng)中應(yīng)用十分廣泛，大大的提升了電氣工業(yè)的自動(dòng)化水平，提升了工業(yè)生產(chǎn)的效率，能夠很好的解決人為施工中所存在的一些誤差。PLC在工作的過程中可以實(shí)現(xiàn)很多功能，比如說可以進(jìn)行輸入程序的執(zhí)行，以及控制輸入，輸出計(jì)算和定時(shí)等等。其精準(zhǔn)的性能可以很好的改善人為施工中所存在的一系列影響。對于提升工業(yè)自動(dòng)化水準(zhǔn)有著十分重要的意義。PLC在工業(yè)上正式投入使用的時(shí)候，其工作原理主要分為以下三個(gè)過程，分別是采樣輸入、程序執(zhí)行和輸出刷新。在PLC控制的過程中，PLC控制器首先是掃描用戶數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，進(jìn)而執(zhí)行用戶程序，進(jìn)行輸出刷新。在PLC控制器件的輸入過程中，如果掃描的是脈沖波，必須要大于一個(gè)周期才能夠完整用戶數(shù)據(jù)的采集，這樣才能夠完成用戶采樣階段的過程。而在執(zhí)行用戶程序的過程中，PLC控制器件總是從上至下進(jìn)行讀取，通過邏輯運(yùn)算執(zhí)行用戶程序，進(jìn)而達(dá)到控制的目的。而這一過程主要在RAM存儲(chǔ)器當(dāng)中進(jìn)行讀取和執(zhí)行。最后便是輸出刷新的過程，當(dāng)PLC執(zhí)行完用戶程序便進(jìn)行輸出刷新。在這一階段，CPU主要對I/O映像區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，再刷新輸出，管理外設(shè)和驅(qū)動(dòng)，從而達(dá)到控制的目的。PLC控制器具有十分鮮明的特點(diǎn)，首先來說就是PLC控制器件使用簡單，不需要大量的計(jì)算機(jī)知識，而對于硬件的了解也無需太多，往往在學(xué)習(xí)的過程中僅僅通過用戶手冊便可以達(dá)到學(xué)習(xí)的目的，可以說是很多人都能夠入門PLC控制器件，經(jīng)過簡單的學(xué)習(xí)便可以達(dá)到熟練使用的目的。在使用的過程中，PLC可以更好的適應(yīng)大多數(shù)工廠設(shè)備，能夠廣泛的應(yīng)用開來，一旦出現(xiàn)問題，也便于維修。而且在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程中，PLC控制器件大多數(shù)也具有自檢的功能，可以說十分方便，能夠更好的促進(jìn)我國電氣工程自動(dòng)化的發(fā)展。

2.有關(guān)PLC技術(shù)的硬件與軟件分析

PLC硬件：在PLC控制器件當(dāng)中最重要的可以說是PLC的電源，如果電源不能夠良好的發(fā)揮作用，那么PLC控制器件也不能夠繼續(xù)使用，在很多工廠中，針對于電氣設(shè)備自動(dòng)化的PLC控制器件而言，往往要選擇比較穩(wěn)定的電源，在使用交流電的過程中，只有保證交流電的波動(dòng)不大，不影響PLC控制器件，便可以直接接入到交流電網(wǎng)當(dāng)中。而很多廠家在研發(fā)的過程中也會(huì)優(yōu)先考慮比較穩(wěn)定的電源，這樣才能夠更好的適配PLC控制器件，保障其穩(wěn)定運(yùn)行。PLC控制器件的核心部分，即CPU，CPU便是我們常說的中央處理器，能夠?qū)﹄娫催M(jìn)行分析，對輸入輸出設(shè)備進(jìn)行連接，進(jìn)而處理程序，保障整個(gè)PLC控制器件的良好運(yùn)行。可以說CPU是PLC控制器件最核心的部分，而同時(shí)為了更好的保證PLC控制器件的良好運(yùn)行，在我國許多電氣工程自動(dòng)化的生產(chǎn)商中，都采用了雙CPU的形式進(jìn)行處理，雙CPU就是在一個(gè)CPU出現(xiàn)故障的時(shí)候，而另外的還可以繼續(xù)工作，從而保證PLC的良好運(yùn)行，也能夠保障工廠設(shè)備的穩(wěn)定性。最后則是PLC控制器件的輸入輸出接口，用來進(jìn)行用戶輸入程序的采集以及輸出控制行為，同時(shí)PLC控制器件還包括一些通訊模塊，可以完成其他功能。對于PLC的軟件部分，基本上每個(gè)廠家都有各自的軟件進(jìn)行編程，基本上是不通用的，而比較出名也比較實(shí)用的便是西門子的PLC- S7-200軟件，西門子的PLC目前有s7-200（已全球停產(chǎn)），換代產(chǎn)品s7-200smart，因?yàn)樗木幊誊浖∏桑惭b方便，很受歡迎，一般作為入門級產(chǎn)品去學(xué)習(xí)，國內(nèi)很多學(xué)校，也是采用這款plc進(jìn)行教學(xué)，另外一個(gè)系列是s7-300，s7-400，s7-1200，還有新出的s7-1500，這個(gè)系列中s7-1200屬于中小型機(jī)，算是入門級別，s7-300是中型機(jī)，s7-400是大型機(jī)s7-1500是新出的大中型機(jī)，是目前西門子主流產(chǎn)品。

3.PLC在電氣設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

3.1控制閉環(huán)系統(tǒng)

針對西門子PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要有以下幾個(gè)模塊需要分析，分別是FM355閉環(huán)控制模塊，F(xiàn)M355-2閉環(huán)控制模塊，F(xiàn)M455閉環(huán)控制模塊，F(xiàn)M458-1DP應(yīng)用模塊。其主要作用便是針對外界擾動(dòng)因素進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。而其主要指標(biāo)也都是大同小異，主要對壓力、流量和電力等等進(jìn)行分析，從而對外界擾動(dòng)因素進(jìn)行一定的控制，對誤差進(jìn)行一定的分析，也能夠更好的控制上升時(shí)間、峰值時(shí)間以及超調(diào)量等。

3.2開關(guān)量控制

PLC控制器的開關(guān)量也比較簡單，主要是針對于輸入量進(jìn)行分類，針對不同的電壓和電流進(jìn)行分析，進(jìn)而達(dá)到開關(guān)的目的，例如西門子PLC300，大于13V的電壓代表輸入1，是開狀態(tài)，小于5V，則代表輸入0，為關(guān)斷的狀態(tài)。針對于西門子PLC控制器件而言，大多數(shù)型號的控制器件也基本都是如此，主要存在著一些小的細(xì)節(jié)問題，會(huì)有不同的使用標(biāo)準(zhǔn)。在西門子PLC控制器件設(shè)計(jì)的過程中，也要考慮到具體的使用情況，針對不同的電壓和電流進(jìn)行分析，進(jìn)而達(dá)到準(zhǔn)確控制的目的。

3.3評估控制系統(tǒng)的控制任務(wù)

PLC對系統(tǒng)的控制，還要進(jìn)行評估，這樣才能夠識別PLC是否能夠完成相關(guān)工作任務(wù)。針對西門子的大多數(shù)器件而言，在電氣工程實(shí)際應(yīng)用的過程中，主要從以下四步來進(jìn)行分析，首先是評估任務(wù)量，然后是評估工藝的復(fù)雜程度，最后分析任務(wù)的可靠性以及相關(guān)處理速度。在對任務(wù)量進(jìn)行分析的時(shí)候，一定要充分考慮任務(wù)規(guī)模，這樣才能夠確保西門子plc在實(shí)際使用的過程中能夠完成任務(wù)。對工藝復(fù)雜程度進(jìn)行分析的時(shí)候，要評估相關(guān)成本，考慮plc控制器件是否能夠完成本工程。尤其是針對許多大型的電氣工程而言，工藝復(fù)雜程度直接關(guān)系到成本的高低。對西門子plc控制器件的可靠性進(jìn)行分析的時(shí)候，著重考慮相關(guān)擾動(dòng)因素以及輸入因素，確保輸出能夠較為穩(wěn)定，也能夠更好的適應(yīng)電氣工程的發(fā)展。在對處理速度進(jìn)行分析的時(shí)候，主要是考慮到電氣工程的生產(chǎn)周期，進(jìn)而分析PLC控制器是否能夠完成任務(wù)。

3.4確定設(shè)計(jì)階段最終的I/O模塊點(diǎn)數(shù)

在PLC設(shè)計(jì)的過程中，最終便是要確定I/O模塊的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要針對于PLC控制器在實(shí)際使用過程中所要發(fā)揮的作用，也就是要控制的過程進(jìn)行分析。根據(jù)實(shí)際情況確定輸入輸出口即可。同時(shí)分析一下穩(wěn)定性以及安全性等問題，可以說確定設(shè)計(jì)階段最終的PLCI/O模塊點(diǎn)數(shù)屬于比較簡單的問題，西門子的大多數(shù)器件針對此模塊的設(shè)計(jì)都比較優(yōu)秀，能夠很好的勝任相關(guān)控制任務(wù)。

3.5完成電氣設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)試工作

在進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工之后，便要投入使用，投入使用之前再進(jìn)行相關(guān)測試。在進(jìn)行調(diào)試工作時(shí)，主要分析輸入因素以及外界擾動(dòng)因素，以及在使用過程中其承受壓力的能力和使用的穩(wěn)定性問題。最終要將其維修手段以及維修措施進(jìn)行分析，就完成了電氣設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)試工作。

結(jié)束語：

PLC控制器對于現(xiàn)代社會(huì)的電氣工程自動(dòng)化而言，有著十分重要的意義，西門子的plc控制器件有著比較先進(jìn)的技術(shù)。在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程中，西門子的PLC控制器也在不斷的革新，不斷的適應(yīng)電氣工程行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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