近年來,隨著PLC技術的不斷發展,PLC控制系統的功能不斷增強和完善,甚至于在一些電氣設備中,PLC已經開始作為其主控制器。毫無疑問,PLC在電氣設備中占據著越來越重要的地位。

1 PLC 控制系統的結構和配置

PLC由電源、中央處理器、儲存器、I/O(輸入輸出接口電路)、通信模塊和功能模塊六個部分組成,其結構屬于總線開放型結構,用戶可以利用I/O接口對PLC的功能進行擴展。一般來說,PLC有整體式和模塊式兩種類型,整體式PLC相對于模塊式PLC來說,I/O接口的價格較低,其普遍用于一些小型電氣設備的控制系統中;而模塊式PLC的擴展能力更為優異,而且維修比較方便,因此復雜的電氣設備中一般使用模塊式PLC。

2 PLC 控制系統在電氣設備中的設計問題

PLC在電氣設備中的設計有三個部分的設計：一是對控制系統的流程設計;二是I/O地址的設計;三是控制系統的設計。

2.1 PLC 控制系統的流程設計

整個設計過程首先要明確PLC在電氣設備所要完成的控制目標,然后在此基礎上確定PLC在電氣設備中的控制范圍,根據選取的控制系統電路來確定相對應的主機,最后根據所選的主機選擇相應的配套模塊。

2.2 PLCI/O 接口地址的設計

I/O接口地址設計是PLC系統設計中非常重要的一部分。一方面,從軟件方面來說,只有確定了I/O接口的地址后才能進行相關的軟件編程工作;另一方面,對于硬件及PLC外圍來說,只有確定了I/O接口地址后才能進行繪圖、接線以及裝配等工作。為了方便查看和處理,一般的輸入/輸出地址確定過程中的各項技術指標和代碼都會用清晰明了的方式展示出來,比如使用EXCEL表格的形式。

2.3 PLC 控制系統的設計

PLC控制系統完整的設計分為兩個大部分,分別是軟件系統設計和硬件系統設計。對于軟件系統設計來說,一般是指對PLC控制系統程序的編寫,PLC程序可分為主程序、子程序和中斷程序,其被用于對電氣設備的軟硬件進行控制;而對于硬件系統設計來說,一般有抗干擾措施的設計、電氣設備控制元件的選用以及電氣設備控制系統設計等。

(1)PLC控制系統的軟件設計：PLC控制系統的軟件設計并沒有固定的方法,即編寫一個最優化的PLC軟件程序并沒有捷徑,只能依靠編程人員自身的能力和經驗。因此,編程人員個人的能力和經驗是完成好這項工作的關鍵所在。當然,PLC的軟件設計還是有基本的設計方法,包括流程圖法、邏輯代數法以及功能圖法等。PLC程序設計的一般有五個步驟：首先確定控制系統的啟動條件、關斷條件等;第二步是判斷控制程序中的輸出對象是否存在啟動或者關斷的制約條件;第三步是輸出對象按照標準方程進行編程。無制約條件時,使用方程：,有制約條件時,使用方程：;然后將已知條件代入,設計出程序的梯形圖;最后是對所編寫程序的檢查修改。另外一個需要注意的問題是,一般的控制系統設計的編程方式最好采用梯形圖,因為梯形圖相對于語句編程來說更為直觀形象。

(2)PLC控制系統的硬件設計：在電氣設備的PLC控制系統的硬件設計過程中,最核心的就是電氣設備的控制系統設計,其用于控制整個電氣設備的硬件運行。電氣設備的控制系統設計的好壞與否對于電氣設備能否正常使用具有十分重要的影響;電氣設備中的抗干擾措施設計主要是用于提高控制系統軟硬件工作的穩定性以及對外界環境影響的適應能力。一般的PLC抗干擾設計包括三個部分,一個部分是電源的抗干擾設計,主要是為了控制電網的干擾。另一個部分是輸入輸出的抗干擾設計,主要是為了控制輸入輸出的電流干擾。最后一部分是外部配線的抗干擾設計,主要是為了防止外部配線之間的干擾;元件的選用在硬件設計中也占據非常重要的位置,如果選用的元件不合適,對于整個控制系統的硬件設計影響很大。

2.4 PLC 控制系統的調試

PLC控制系統的調試有兩個部分的調試,首先是模擬調試,然后再在模擬調試無問題的前提下進行聯機調試。

(1)模擬調試：硬件進行模擬調試的前提是控制系統與主電源斷開,以此將硬件獨立出來進行模擬調試。在模擬調試過程中,軟件部分的調試主要是利用各種輸入控制和觀察信號指示燈的變化來實現的,即使用開關、電位表以及萬用表等模擬輸入信號,在觀察PLC的輸出邏輯關系來驗證軟件部分能否正常運作。如果模擬測試軟件部分出現了邏輯錯誤,要反復修改測試,直至輸出邏輯正確的位置。

(2)聯機調試：在模擬調試合格的前提下,就可以進行系統的聯機調試了。聯機調試的目的主要是測試PLC控制系統軟件和硬件之間的兼容性,即將模擬測試合格的軟件程序載入到PLC控制電路之中進行實際情況下的運行。如果聯機調試結果不符合預期的要求,則要重新對控制系統修改和調試直至達到相關要求為止。

3 PLC 控制系統在電氣設備中的應用

PLC在電氣設備的控制系統中被廣泛應用,下面就兩個實例來說明PLC在電氣設備中的應用,其中一個典型的例子是利用PLC改造老式的采用的繼電器控制的電氣自動化系統,從而實現實時對電氣化設備狀態變化等;另一個是PLC軋鋼廠加熱爐上料系統中應用。

3.1 PLC 在電氣自動化系統的改造方面的應用

(1)系統硬件的設計：首先是選擇機型和相