電氣設備PLC 自動控制系統的設計分析

孟雙江 河北普興電子科技股份有限公司

電氣設備，是對電力系統中變壓器、電力線路、發電機等一系列設備的統稱。隨著電力建設的持續深化，構建智能電網已經成為一個全新的戰略目標。智能電網的實現，就需要確保各類電氣設備能夠實現自動化控制，擺脫對人力控制的依賴，可以實現自主控制和調節，提高運行智能化水平。因此，就需要對PLC 技術實現有效運用，基于PLC 構建起自動化控制系統，將其運用到電氣設備當中。

一、PLC 的技術優勢

可編程邏輯控制器——Programmable Logic Controller，簡稱為PLC，這是一項面向工業環境而設計的一種數字化運算操作電子系統，基于可以儲存編程的存儲器，在其內部設置一些功能單元，如邏輯運算、定時、計數、順序控制等，基于實現編制的程序，對這些功能單元實現調用，輸出控制信號，對設備實現控制。PLC 控制，從其工作原理來講，可以分為三個環節，一是輸入采樣，也就是通過傳感器、監視設備等輸入采集的信號樣本。二是程序執行，也就是基于控制器，依照一定順序掃描程序，確定完整的執行程序。三是輸出刷新，也就是程序掃描結束后，CPU 按照I/O 映像區內的狀態和數據，刷新輸出鎖存電路，驅動相應的外部設備，實現程序輸出，完成控制動作。根據PLC 技術的實踐應用來看，其體現出了多方面的技術優勢：一是可靠性高，由于采用了高集成度的單片微型計算機，同時具備電路保護和自我診斷功能，這就確保了其具有很高的可靠性。二是編程簡單，一般通過命令語句或是梯形圖構建控制程序，指令數量很少。三是安裝方便，PLC 的安裝，只需要將元器件和執行機構的I/O 接口正確連接即可。隨著微處理器技術的不斷發展，這進一步提高了PLC 技術的功能優勢。

二、基于PLC 技術實現電氣設備自動控制的價值

電氣設備的使用廣泛存在，在以往很長一段時間內，電氣設備的控制、操作都需要人力進行，這就導致存在一些問題，比如對于電氣設備的控制存在滯后性，不能及時對設備展開相應的控制管理。再比如由于涉及電能，存在觸電的安全風險。通過PLC 技術，針對電氣設備構建起自動控制系統，這能夠展現出多方面的積極作用。第一，基于PLC 技術構建起自動化控制系統，能夠切實提高電氣設備自動化控制的整體水平。目前尚有一些電氣設備，不具備自動控制功能。對這些電氣設備展開自動化控制改造，就可以從整體上提高電氣設備的自動化控制水平。第二，可以減少電氣設備控制中的安全問題。傳統模式下的電氣設備控制，存在一定的安全風險。構建起自動化控制體系之后，就可以切實避免潛在的安全風險，保障相關人員的安全。第三，減少外部干擾。PLC 控制具有可靠性高、穩定性好的優點，能夠抵御外部干擾，避免控制過程受到影響。

三、運用PLC 構建電氣設備自動控制系統的策略

（一）基本原則

通過對PLC 技術進行運用，建立起電氣設備自動控制系統，在實踐過程中，需要對一些基本的原則形成把握，不能隨意展開設計。具體來說，應該把握的原則，主要有三點：一是要保持方便。PLC 控制的實現，會使用到很多不同的元器件，如CPU、傳感器、計數模塊等等，在構建自動控制系統的時候，要盡可能設計最為簡單的結構，讓控制方便，同時也要利于PLC 的安裝、調試和管理維護。二是經濟適用。在構建PLC控制系統時，還需要注意到成本問題，在實現相應控制功能的基礎上，還需要切實降低構建成本。三是提前原則，這就是對于PLC控制系統的構建，要提前做好控制方案的規劃合計，對控制功能、元器件數量等予以確定，對控制系統的方案提前做好設計。

（二）通信設計

PLC 系統的設計，需要重點關注到通信設計，基于標準通信協議基礎上，需要對不同功能組件的通信效果形成有效把握，結合電氣設備控制的實際需求，確定通信數據結構，并且根據接入的外部設備，確定數據接口。一般來說，可以選擇RS-485 接口，這種接口能夠創造多個節點，方便布線。而通信協議，則采用Mod bus RTU 協議，網絡可以選擇S-485/422/232 或是以太網。

（三）系統構建

確定了通信協議和數據接口，就可以進一步對PLC 控制系統展開構建。系統構建，需要著重關注軟件系統和硬件系統兩個方面。軟件方面，需要選擇合理的編程軟件版本，通過調試工具對軟件做好調試，然后依據控制功能需求，編制對應的控制程序，然后要對程序進行試運行，以便進一步調整，同時還要安裝驅動程序，用于驅動程序的執行。在硬件方面，基于RS-485 接口，串聯其PLC 通信模塊，將信號電纜、電源以及其他功能模塊，都逐一安裝。通過對軟件和硬件兩個方面的構建，就可以初步形成PLC控制系統。

（四）調試運行

在構建起基本的PLC 控制系統之后，就需要將其安裝到電氣設備之上。這就需要和電氣設備的執行接口的數據接口進行連接，安裝相應的PLC 功能模塊。在安裝之后，需要對PLC 控制系統進行整體調試。這就可以斷開電氣設備與其他設備的連接，使其單獨進行調試，通過對PLC 控制程序的操作，檢驗控制程序在電氣設備上的具體執行效果。如果某些控制動作無法正確執行，那么就要及時停機，對控制程序進行檢查，分析問題原因，并且及時改正。在改正問題后，再次調試，直到能夠順利執行控制操作。

四、結束語

實現電氣設備的自動化控制，這是當前環境下需要關注的一個重點問題。PLC 技術作為一種可以實現自動控制的技術，在電氣設備自動控制中具有很高的使用價值。對于相關人士而言，就要理解PLC 的技術優勢，結合電氣設備控制需求，秉持基本原則，合理設計通信、構建系統，并做好調試運行，讓PLC 在電氣設備自動控制中發揮切實作用。