電氣控制技術與PLC的論述

王森 郭銳 沈陽工學院信息與控制學院

1 電氣控制系統

1.1 電氣控制系統的設計：

一個是原理設計，要滿足生產機械和加工工藝的各種控制要求；另一個是工藝設計，要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用以及維修的需要。原理設計決定著生產機械設備的合理性與先進性，工藝設計決定著電氣控制設備的生產可行性、經濟性、造型美觀和使用維護方便等。

1.2 電氣控制系統的設計原則:

滿足生產機械和工藝過程的要求；控制線路應簡單、經濟；保證控制線路工作的可靠和安全；設置完善的保護環節；操作、使用、調試與維修方便。

2 PLC的產生與發展

在PLC出現之前，機械控制及工業生產控制是用工業繼電器實現的，在一個復雜的系統中，可能要使用成百上千個各式各樣的繼電器，接線，安裝的工作量很大。如果控制工藝要求發生變化，控制柜內的原件和接線也需要作相應的改動，但是這種改造往往費用高、工期長，以至于有點用戶寧愿扔掉舊的控制柜，去制作一臺新的控制柜。繼電器控制的這些固有缺點，給日新月異的工業生產帶來了不可逾越的障礙。由此，人們產生了一種運球新型控制裝置的想法。

隨著微處理技術的發展，PLC也得到了迅速發展，其技術和產品日趨完善，它不僅以其良好的性能滿足了工業生產的廣泛需要，而且將通信技術和信息處理技術融為一體，是其功能更加完備。目前，為了適應大中小型企業的不同需求，進一步擴大了PLC在工業自動化領域的應用范圍，PLC正在朝著兩個方向發展:其一是小型PLC向體積縮小，功能增強，速度加快，價格低廉的方向發展，使之能更加廣泛地取代電氣控制，其二是大中型PLC向大容量，高可靠性，多功能，網絡化的方向發展，使之能對大規模，復雜系統進行綜合性的自動控制。

3 PLC的基本組成

PLC是一種通用的工業控制裝置，其組成與一般的微機系統基本相同。按結構形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。

3.1 整體式PLC：

將中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入單元、電源、通訊接口等組裝成一體，構成主機，另外還有獨立的I/O擴展單元與主機配合使用。主機中CPU是PLC的核心，I/O單元是連接CPU與現場設備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機等外部設備的連接。

3.2 組合式PLC：

將CPU單元、輸入單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應的電路板或模板，各模板插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互連接。裝有CPU單元的底板稱為CPU底板，其他稱為擴展底板。CPU底板與擴展底板之間電纜連接，距離一般不超過10m。

4 PLC的特點

使用靈活，通用性強；可靠性高，抗干擾能力強；編程,簡單，使用方便；接線簡單，功能強；體積小，重量輕,功耗小,性價比高，易于實現機電一體化；設計,施工,調試周期短。

5 PLC任務編程的特點

5.1 可將程序分解為多個任務

由多人共同開發，最終可以方便地將分別設計的各個任務組織起來，合并在一個用戶程序中。

5.2 根據功能可將某些任務定制為獨立性強的標準化模塊

這樣在進行新的編程時，如果有相同的功能要求，就可以方便地移植先前已有的任務模塊。任務的新標準化設計也便于將多人開發的程序組織、融合起來。為做到任務標準化，設計時要用到符號編程、符號的全局和本地的指定，本地變量地址的自動分配。

5.3 提高總體響應性能

將系統分為總體管理程序和各個獨立的控制程序，根據需要可以僅使某個控制程序運行，因此提高了系統總體的響應性能。

5.4 修改與調試方便

由于可以多人分工按任務進行編程、調試，提高了工作效率。當程序與要修改時，只需要對變更部分的任務進行修改即可，維護簡便。通過CX-P軟件中符號變量的全局/本地設定以及“局部變量”地址的自動分配功能，在調試時能夠很容易識別某個地址是程序固有的還是與其他程序共享的，另外由于不需要進行程序間地址的重復檢驗，提高了調試效率。

5.5 容易實現程序的切換

在程序中使用任務管理指令，可以控制指令的任務，使其在需要時開始運行或停止。

5.6 用戶程序的可讀性好

通過對用戶程序的結構化編寫，對傳統上采用跳轉指令的程序進行模塊化處理，使用戶程序更加容易理解。

6 總結

上文對于基于PLC電氣自動化控制做了簡單的介紹，隨著自動化技術的發展，PLC技術在機械控制中做到了很大的應用，早今后實際工作中也要非常重視這一領域。