刍议PLC在电气控制线路设计中的应用

何晓婵

（白银矿冶职业技术学院，甘肃 白银 730900）

现阶段，PLC有关技术已经日臻成熟，在各领域中的应用日渐广泛，结合该技术可靠性与适应性较强的特点，可以在电气控制线路设计中推广应用，增强系统控制作用。

1 PLC的结构与配置

PLC发展至今，基本结构通常以模块式与箱体式为主。尽管形式结构上差异较为明显，但是，在整体组成上却是大致相同的，通常由CPU板、显示面板、内存块、I/O板、电源等部件组成。针对PLC的配置，通常以总线式开放结构为主，可以和用户需求充分结合，实现I/O能力的拓展，实现控制能力的多样性发展。

2 设计步骤

（1）设计人员应充分掌握系统对象工作工艺要求与基本流程，主要包含压力和温度的控制参数的确定；各控制对象相互之间的约束关系动作顺序等，为了加强工作的严谨性，应尽量画出具体流程图。之后应确定控制方案最优解，选定控制方案时，应确定受到PLC控制的软件与硬件结构，以及受设计系统控制的通讯与网络结构、D/A和A/D转换位数个数、I/O接口类型数目、设计硬件结构等，设计硬件结构主要包含内存与ROM容量、时钟频率、插槽数量。

设计系统的重点，在于对机型与有关功能模板的选择引起足够重视。首先，应充分考虑机型可靠性与运行功能的稳定；其次，应考虑控制系统类型，不仅需要满足系统运行要求，还要预留出一定余量，为扩展与调试带来便利。

（2）应选择I/O，也就是输入与输出。第一步，是在充分考虑后续备用与扩充的前提下，确定I/O点数；第二步，离散输入输出。在开关、传感器、控制设备中应用输入输出接口，即可接收信号，通常情况下，交流输入输出量程在24～240V，直流输入输出量程在5～240V，若对输入输出设备供电电源类型不同，则应配置隔离公共线路；第三步，模拟输入输出。模拟输入输出接口最大的作用，就是接收并感知来自传感器的信号，这些接口可以测量压力、流量与温度，实现控制设备电压电流的功能；通常情况下，接口量程主要包含4～20mA、0～+10V等；第四步，智能式输入输出。模块自身在对信号进行输入与输出时，可以在事先规定方式下进行，将处理结果反馈给中央处理器，从而达到提升PLC处理效率的目的，节省存储器容量。智能式输入输出模块重点包含多回路PID调节器、凸轮模拟器、高速计数器、ASCII/BASIC处理器等。其中高速计数器可以做加法与减法计数，凸轮模拟器有速度补偿，可用作绝对编码输入。

（3）在选择电源模块时，一般只会考虑输出电流，电源模块一定要保证超过处理器模块、I/O模块、专用模块等电流消耗总和。与此同时，还应当充分考虑环境对可编程控制器产生的重要影响。在结构上，可编程控制器主要包含电阻、电容、晶体管等元器件，一旦环境产生较大变化，例如周围产生震动、冲击，或者温度湿度变化较大，就会影响这些元器件的可靠性甚至使用寿命。除此之外，设计系统控制元器件的设计系统包含以下几种：存储器空间分配、系统初始化程序设计、功能子程序编制、专用存储器确定、故障应急措施、辅助程序设计等。

设计步骤还包含以下内容：首先，是系统接线安装，应将PLC、接触器、熔断器、转换开关等安装于配线板上；其次，是调试系统，调试系统主要涵盖两个部分，硬件与软件调试系统，以软件系统调试为主要任务；最后，是试运行系统，系统在试运行中，设计者一定要随时观察系统运行情况，若出现问题，应第一时间停机检修，并对产生的问题进行科学分析，为后续安装运行带来参考指导意义。

3 PLC自动控制技术在电气自动控制中的应用

3.1 交通领域

交通领域中，应用电气自动控制最广泛的当属信号灯，可以保证交通系统的正常运行，路上车辆和行人可以遵守交通规则。对交通领域电气自动控制而言，PLC可以通过编程逻辑控制方式指挥交通信号灯，增强线路控制的精准性。与此同时，借助PLC技术，交通电气自动控制系统还能加强对系统整体的总控效应。举例来说，若路口出现堵塞现象，电气自动控制系统会通过监控设施，对路面信息进行实时收集，及时将路面信息反馈至有关交管部门。在此过程中，无论是监控系统的控制，还是信息传输的任务，都是通过PLC自动控制技术完成的，不需要人工操作与发出指令，因此，可以有效减少交通事故的发生。

3.2 数控领域

电气自动控制同样在数控领域大显身手，PLC技术自带编程优势，可以使数控准确度得到有效提升。举例来说，PLC编程方式，可以对数控电气自动控制系统，起到很好地辅助作用，保证数控机床可以在规定范围内，加强数控电气精准程度，降低系统运行产生的误差。基于此，企业一定要结合自动控制系统实际生产需求，匹配与之相符合的PLC系统，提高数控领域的生产数量与质量。

3.3 空调领域

电气自动控制系统在空调领域，应用难度更高，通过PLC控制技术，可以有效降低难度。尽管空调系统在控制方法上较为多样，但是，PLC确是控制效率最高的方式，可以减少系统受到外界因素的负面影响，在程序规定下，保证空调电气自动控制系统运行的高效性。以中央空调电气自动控制系统为例，PLC自动控制技术可以控制整个系统，降低系统运行误差，提升运行效率的同时，还能延长系统维护年限。

3.4 机床领域

在机床领域中，CNC与PLC是两个独立系统，系统内部的信息传递，通常在CNC内部完成。至于机床电气控制信号与PLC间的信息传递，则主要通过I/O与CNC接口进行，功能包括以下几点：系统急停、面板信号处理、PLC初始化、机床工件自动加紧等，数控机床中应用PLC，可以全面提升过程监控自动化水平，有助于提升系统生产率。

3.5 立体仓库领域

立体仓库是物流环节与仓储管理中的重中之重，当前社会背景下，立体仓库主要分成巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、升降横移式等类型，在组成结构上有计算机、堆垛机、PLC、出入库输送机、穿梭机等，其中，PLC作为核心系统，对立体仓库电气控制有重要价值。在电机控制上，立体仓库系统通常会以闭环控制方式为主，主要是通过高速计数器分析来自编码器的转数数据，后续形成数字信号，传入PLC，形成电机闭环控制。立体仓库应用PLC电气控制，可以使仓库货物出入库效率得到提升，改善过去仓储管理模式的一些弊端。

3.6 纺纱系统

在纺纱系统中，PLC电气控制重点包含人机界面处理、开关柜处理与电机控制等方面。在PLC系统运行时，主要是针对纺纱控制器有关数据进行采集，并将数据第一时间输入到人机界面中，从而为工作人员后续操作提供最大的便利性。对PLC电气控制系统而言，可以与其他纺纱控制器形成联合系统，PLC主要进行系统维护与网络通信管理的工作。纺纱控制器与电气控制则主要负责采集数据、检测产品、统计生产数量，从而为系统管护提供便利。和传统纺纱系统相比，PLC电气控制有体积较小、成本更低、系统运行稳定、速度更快、节能性更好等优势，而且可以结合企业生产实际，提升技术应用的灵活性。

4 结语

电气控制线路设计对生产活动的重要性不言而喻，PLC的应用可以使控制效果立竿见影。设计者应在明确系统对象与PLC结构的基础上，严格执行设计步骤，实现线路的自动化功能。