电气设备PLC 自动控制系统的设计分析

孟双江 河北普兴电子科技股份有限公司

电气设备，是对电力系统中变压器、电力线路、发电机等一系列设备的统称。随着电力建设的持续深化，构建智能电网已经成为一个全新的战略目标。智能电网的实现，就需要确保各类电气设备能够实现自动化控制，摆脱对人力控制的依赖，可以实现自主控制和调节，提高运行智能化水平。因此，就需要对PLC 技术实现有效运用，基于PLC 构建起自动化控制系统，将其运用到电气设备当中。

一、PLC 的技术优势

可编程逻辑控制器——Programmable Logic Controller，简称为PLC，这是一项面向工业环境而设计的一种数字化运算操作电子系统，基于可以储存编程的存储器，在其内部设置一些功能单元，如逻辑运算、定时、计数、顺序控制等，基于实现编制的程序，对这些功能单元实现调用，输出控制信号，对设备实现控制。PLC 控制，从其工作原理来讲，可以分为三个环节，一是输入采样，也就是通过传感器、监视设备等输入采集的信号样本。二是程序执行，也就是基于控制器，依照一定顺序扫描程序，确定完整的执行程序。三是输出刷新，也就是程序扫描结束后，CPU 按照I/O 映像区内的状态和数据，刷新输出锁存电路，驱动相应的外部设备，实现程序输出，完成控制动作。根据PLC 技术的实践应用来看，其体现出了多方面的技术优势：一是可靠性高，由于采用了高集成度的单片微型计算机，同时具备电路保护和自我诊断功能，这就确保了其具有很高的可靠性。二是编程简单，一般通过命令语句或是梯形图构建控制程序，指令数量很少。三是安装方便，PLC 的安装，只需要将元器件和执行机构的I/O 接口正确连接即可。随着微处理器技术的不断发展，这进一步提高了PLC 技术的功能优势。

二、基于PLC 技术实现电气设备自动控制的价值

电气设备的使用广泛存在，在以往很长一段时间内，电气设备的控制、操作都需要人力进行，这就导致存在一些问题，比如对于电气设备的控制存在滞后性，不能及时对设备展开相应的控制管理。再比如由于涉及电能，存在触电的安全风险。通过PLC 技术，针对电气设备构建起自动控制系统，这能够展现出多方面的积极作用。第一，基于PLC 技术构建起自动化控制系统，能够切实提高电气设备自动化控制的整体水平。目前尚有一些电气设备，不具备自动控制功能。对这些电气设备展开自动化控制改造，就可以从整体上提高电气设备的自动化控制水平。第二，可以减少电气设备控制中的安全问题。传统模式下的电气设备控制，存在一定的安全风险。构建起自动化控制体系之后，就可以切实避免潜在的安全风险，保障相关人员的安全。第三，减少外部干扰。PLC 控制具有可靠性高、稳定性好的优点，能够抵御外部干扰，避免控制过程受到影响。

三、运用PLC 构建电气设备自动控制系统的策略

（一）基本原则

通过对PLC 技术进行运用，建立起电气设备自动控制系统，在实践过程中，需要对一些基本的原则形成把握，不能随意展开设计。具体来说，应该把握的原则，主要有三点：一是要保持方便。PLC 控制的实现，会使用到很多不同的元器件，如CPU、传感器、计数模块等等，在构建自动控制系统的时候，要尽可能设计最为简单的结构，让控制方便，同时也要利于PLC 的安装、调试和管理维护。二是经济适用。在构建PLC控制系统时，还需要注意到成本问题，在实现相应控制功能的基础上，还需要切实降低构建成本。三是提前原则，这就是对于PLC控制系统的构建，要提前做好控制方案的规划合计，对控制功能、元器件数量等予以确定，对控制系统的方案提前做好设计。

（二）通信设计

PLC 系统的设计，需要重点关注到通信设计，基于标准通信协议基础上，需要对不同功能组件的通信效果形成有效把握，结合电气设备控制的实际需求，确定通信数据结构，并且根据接入的外部设备，确定数据接口。一般来说，可以选择RS-485 接口，这种接口能够创造多个节点，方便布线。而通信协议，则采用Mod bus RTU 协议，网络可以选择S-485/422/232 或是以太网。

（三）系统构建

确定了通信协议和数据接口，就可以进一步对PLC 控制系统展开构建。系统构建，需要着重关注软件系统和硬件系统两个方面。软件方面，需要选择合理的编程软件版本，通过调试工具对软件做好调试，然后依据控制功能需求，编制对应的控制程序，然后要对程序进行试运行，以便进一步调整，同时还要安装驱动程序，用于驱动程序的执行。在硬件方面，基于RS-485 接口，串联其PLC 通信模块，将信号电缆、电源以及其他功能模块，都逐一安装。通过对软件和硬件两个方面的构建，就可以初步形成PLC控制系统。

（四）调试运行

在构建起基本的PLC 控制系统之后，就需要将其安装到电气设备之上。这就需要和电气设备的执行接口的数据接口进行连接，安装相应的PLC 功能模块。在安装之后，需要对PLC 控制系统进行整体调试。这就可以断开电气设备与其他设备的连接，使其单独进行调试，通过对PLC 控制程序的操作，检验控制程序在电气设备上的具体执行效果。如果某些控制动作无法正确执行，那么就要及时停机，对控制程序进行检查，分析问题原因，并且及时改正。在改正问题后，再次调试，直到能够顺利执行控制操作。

四、结束语

实现电气设备的自动化控制，这是当前环境下需要关注的一个重点问题。PLC 技术作为一种可以实现自动控制的技术，在电气设备自动控制中具有很高的使用价值。对于相关人士而言，就要理解PLC 的技术优势，结合电气设备控制需求，秉持基本原则，合理设计通信、构建系统，并做好调试运行，让PLC 在电气设备自动控制中发挥切实作用。