电气设备自动控制系统中PLC的设计与运用研究

杨雨佳

摘要：随着现代自动化技术的飞速发展，在自动化控制系统中的应用越来越广泛，于此同时自动化控制系统也全面使用到电气设备中，基于PLC技术的自动化控制系统是现阶段应用非常普遍的控制系统。在进行电气设备PLC自动化控制系统设计时，要评估控制任务、确定PLC系统规格、明确I/O模块点数，在将PLC运用到自动控制系统中时，要确定PLC型号与功能、I/O地址以及系统控制元件。

关键词：电气设备;自动控制系统;PLC

0  引言

随着现代社会经济的不断发展，我国的工业水平越来越高，而在现代工业领域，比如说汽车、船舶以及飞机内燃机的控制工作，不仅环境较为恶劣，同时对控制系统的要求也比较高，采用人工方式难以完成此工作，由此使得电气设备自动化控制系统的应用范围越来越广泛，而PLC作为控制系统中的核心部件，发挥了非常重要的作用，并且随着现代技术水平的进一步突破，PLC的功能也逐步健全，在特定环境中还可以充当计算机来实现多种控制工作，由此可见将PLC融入到电气设备自动控制系统设计中十分有必要。本文重点探究了电气设备自动控制系统中PLC的设计，并探究了PLC在其中的具体运用。

1  电气设备自动控制系统中PLC的设计

设计人员在进行自动控制系统中PLC开发工作时，第一步要获取PLC控制要实现的功能;第二步要对各种PLC产品的特征与价格进行比对和分析，确定能够满足使用需求、性价比高的控制系统中的程控器主机;第三步，在确定好主机型号以后，开发人员需要进行模拟量单元、显示设置单元等部分的选型工作，做好PLC控制系统开发的准备工作。此外，要完成PLC主机的选型工作，需要从明确I/O地址、开发控制系统与调试系统三方面进行[1]。如图1所示为PLC控制系统开发流程示意图。

1.1 评估控制任务

在进行电气设备自动控制系统开发中，第一步要开展控制系统任务的审核与评估工作，明确控制系统需要实现功能的类型与方式，核查PLC是否能够满足实际的应用需求，同时根据电气设备的实际工作标准初步确定PLC的规格与工作形式，另外，也要依照自动控制系统的应用需求来衡量PLC系统的性能、数据分析效率等是否可以达到标准要求[2]。

1.2 确定PLC系统规格

PLC是自动化控制系统中最为关键的一部分，在确定PLC系统规格是必须要根据电气设备的相关参数来综合分析与确定，从而确保选择的PLC系统规格能够很好的满足自动化实际控制需求。确保PLC系统规格的科学性有助于加强控制管理系统的运行性能。PLC系统能够基于软件以及相关设施的控制来进行系统的深入互联，并依托于优异的处理器进行大型现场控制，促进了电气行业自动化控制水平的整体加强。

1.3 明确I/O模块点数

I/O模块点数的多少取决于自动化控制系统中PLC输入端口、输出端口的数量以及类型，此外开发人员还需要根据被控制部分与PLC之间的信号传输方式，来确定PLC系统中存储器存储空间大小[3]。PLC现场总线的接法方式非常的简单，利用双绞线就能够完成不同设备的相互连接，在需要增设新设备时直接连接即可。

2  PLC在电气设备自动控制系统中的运用

2.1 PLC型号与功能的确定

开发人员在开展PLC选型工作中，必须要结合实际使用需求来进行，保证选取的PLC的功能能够满足控制要求，另外开发人员还需要重点关注PLC工作的稳定性与安全性，在实际选型工作中还需要预留一定的安全系数，保证满负荷运行的需要[4]。稳定性是PLC控制系统正常运行的基础，只有具备良好的稳定性才能够在设备调试与拓展中安全运行，同时也是确保PLC系统实现电气设备自动化控制的核心所在。在PLC控制体系中，探测功能是十分重要的一项功能，在具体应用中，PLC系统可以精准、快速的对系统中的故障进行查找与定位，根据探测性质的不同，包含了危险行为的探测以及目标追踪探测两种，并且这两种探测方式所适用的范围也是各不相同[5]。具体来说，危险行为探测的职能是对发现的危险发出警报，响应表示为控制系统能够根据获取的数据信息做出相应的反馈，涵盖了报警信号与系统自动处理等信息。自动化控制系统中的管理功能是对平时的操作进行智能化管控，并自动执行控制系统中设定好的程序指令。此外系统中的存储功能是对探测工作、管理工作产生的数据信息以及系统日志等的数据进行存储。

2.2 确定I/O地址

在进行自动控制系统中PLC开发工作时，在初始阶段就要完成I/O地址的确定，直接影响到后续开发工作的顺利开展。在确定I/O点数时，要结合实际使用需求进行，并认识到系统的备用以及扩充需求，保证选取的I/O点数能够符合系统应用需求[6]。离散输入以及输出接口的选型第一要考虑标准接口，在标准接口满足不了应用需求后可以考虑选取特殊接口，如图2所示为PLC接线示意图。以PLC为载体，通过大数据技术实现通信PLC地质数据管理，具备数据信息的收集、分析、筛选以及整合等多项功能，从而保证业务系统以及信息服务工作的正常开展，同时还可以为各个功能配备适宜的数据接口。PLC地址数据管理能够实现的功能有数据信息共享、储存以及处理三大板块[7]。具体来说，要对获取的大量数据信息开展整合与存储工作，并依照数据的特征、来源以及时间等因素对其进行分类管控，与此同时还可以对相关数据信息进行分析、监控以及转化成報表形式等。数据信息的存储一方面要满足结构化数据的存储需求，另一方面也要可以进行非结构化数据信息的存储与管控，甚至还要能够满足海量数据、复杂数据信息的处理需求。

2.3 系统控制元件的开发

系统控制模块在电气设备PLC自动控制系统中占据了十分关键的地位，在进行系统控制元件开发过程中，必须要依照真实的状况来开展科学规划与分配工作，并进行系统原始程序以及开发程序的输入。由于电气设备定位的特殊性，必须要保障PLC自动化控制系统运行的可靠性，开发人员需要将控制元件装配到系统中，紧接着开展程序写入工作，在完成上述工作后开展检测工作，确保开发的系统控制元件能够达到实际应用标准。

3  结语

综上所述，随着PLC技术的不断发展，在电气设备自动化控制系统中发挥了越来越重要的作用，在进行PLC控制系统设计时，要先评估控制任务，紧接着确定PLC系统规格，最后明确I/O模块点数，在具体运用中，要确定PLC型号与功能、I/O地址以及系统控制元件。

参考文献：

[1]郭志冬.基于西门子PLC和变频器的桥式起重机电气控制系统设计[J].濮阳职业技术学院学报，2019，32（02）：74-76.

[2]金明宇.PLC技术在电气工程及其自动化控制系统中的运用[J].绿色环保建材，2020（03）：243-244.

[3]冯硕.基于PLC的全自动粮食包装机电气控制系统的设计[J].农机化研究，2019，41（12）：199-203.

[4]杨志成，朱永林，耿瑞芳，李玉玲，陈惠荣.运用PLC的电气控制系统在真空封口机中的应用[J].现代制造工程，2015（02）：131-135.

[5]李涛，颜磊.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用分析[J].电子制作，2019（12）：71-73.

[6]唐元恒，刘振岗，张玎，邹刚.PLC技术的原理、优点及其在电气设备自动化控制中的实践研究[J].电子世界，2017（08）：28.

[7]陈小贝，汪志成，叶宝安.基于嵌入式系统的PLC触摸屏控制系统设计[J].电子测量技术，2015，38（03）：54-56.