基于PLC的电气自动化控制系统设计彭彪

基于PLC的电气自动化控制系统设计彭彪

彭彪

(韶关市怡盛电气设备有限公司广东韶关512000)

摘要：随着我国工业自动化水平不断提高，对电气自动化控制系统提出更高的要求，基于PLC技术的不断快速发展。传统控制系统的弊端不断凸显，其需要花费大量的人力、物力和财力，难以实现运行控制的统一性和运行可靠性[1]，为此提出基于PLC技术的电气自动化控制优化系统设计。通过对其输入电路设计，确定PLC供电技术和抗干扰技术，基于PLC编程命令对控制系统进行控制，依托输出电路设计，保证程序执行阶段和输出阶段系统命令的连续性。

关键词：PLC；电气自动化；控制系统

引言

PLC是一种可变成的逻辑控制器，本身具有计算、数据传输、调度分配的功能，并结合自动化技术能够自动运行。PLC的功能性强大，在现代受到了多个领域的关注与采用，其中就包括了电气控制领域。本文为了了解PLC在电气自动化控制领域当中的应用，将对此进行设计工作，探讨设计系统的主要功能。

1PLC的电气自动化控制系统设计

1.1硬件设计

结合PLC自动控制系统的功能要求，需要先在电气设备的物理层对硬件进行设计，下文将以变压器为例来进行分析。设计中，首先确认变压器运行控制指标，例如电流传输状态、电压水平等，其次在物理层中设置对应控制指标的传感器，传感器的主要功能为获取相应的数据信息，通过信息可以判断当前变压器的状态是否正常。此外，还需要配置信号处理器、自动化控制终端等硬件设备，此举主要为之后的设计工作打下基础。

1.2输入电路设计

PLC硬件设备本身也属于电气设备，所以需要进行输入电力设计。设计当中，首先分析PLC硬件设备的供电要求，一般为抗干扰、安全容量，在此前提下，PLC硬件设备的输入电路需要根据硬件实际需求来进行选择，选择范围为AC85~24OV、DC21~24V，同时还要注意交流电、直流电的选择，其中交流电适用于大型PLC硬件系统当中，因为大型系统的线路较多，并且错综复杂，出于安全考虑需要选择交流电，但因为系统规模较大，线程较长，所以在使用交流电时，有必要采用电压保护装置来避免电压过高或者其他异常现象；直流电主要适用于小型PLC硬件系统当中，因为其规模较小，线路分布简单且线程较短，在控制难度上相对较小，所以没有必要使用交流电。此外，在抗干扰、安全容量要求上，针对抗干扰要求可以在PLC周围采用1：1隔离变压等设备来隔绝外部因素对电路的干扰，此类设备在早期研究当中，其应用功能得到了证实，所以可以根据规范直接应用；在安全容量上，需要根据实际情况而定，具体容量不能超过总容量的80%。

1.3输出电路设计

输出电路是实现自动化控制，并确保系统运行稳定的重要部分，因为输出电路是电信号的一种表现，主要由传感器硬件在采集数据完成后发送到信号处理器当中，再有信号处理器将电信号转换成数据发送到自动化控制终端，此时工作人员才能实现监控。设计方面，将PLC自动控制系统（即终端）与传感器的映像寄存器和元件数据寄存器相互连接，此时通过自动控制可调度其中数据，使数据被传输到信号处理器当中。此外，因为电气状态监控必须保持实时动态，所以还需要进行数据输出刷新设计，此点主要在信号处理设备上，对刷新平率进行设置即可。

2PLC电气自动化控制系统应用效果

为了对上述PLC电气自动化控制系统设计的应用效果进行分析，下文将结合实例，获取其中传统控制系统与本文设计系统的结果曲线图，最终通过对比来确认本文设计系统是否有效。

2.1数据准备

本文主要采用仿真模拟实验来进行分析，那么在执行仿真模拟实验之前，需要先进行数据准备工作。首先参考不同自动化工作条件，通过实地勘察获取其中各项指标的真实数据；针对某实例电气单位的传统电气控制系统，从该单位的工作记录中得到该系统的相关参数，其次在仿真系统当中依照勘察得来的数据进行设置，得到仿真场景；依照实例单位传统电气控制系统的参数，仿真模拟出传统电气控制系统，之后再将本文设计系统参数带入其中。

2.2实验实施

在仿真模拟场景基础上，同时运行传统电气控制系统以及本文设计系统，运行过程当中每隔3h就切换一次自动化工作条件，同时对每个场景当中两个控制系统的运行数据进行记录，所有条件切换结束后对记录的数据进行整理，得到对比曲线图（见图1）。

图1传统电气控制系统/本文设计电气控制系统对比曲线图

2.3结果分析

结合图1可见，本文设计电气控制系统曲线涨幅较小，同时整体曲线始终保持在较高水平区间当中，反观传统电气控制系统，其运行初期即开始表现出下滑趋势，虽然中途存在高峰，然而均没有触及高水平区间，因此说明传统电气控制系统的运行效果并不能满足所有的自动化工作条件，整体表现较差，而本文系统则表现良好，说明本文设计有效。此外，通过综合计算，确认本文设计的PLC电气控制系统的控制可靠性达48.14%，与理论中的相同系统可靠性对比，满足理论需求。

3PLC在电气自动化中的发展前景分析

PLC技术目前在我国工业等领域应用广泛，成为电气自动化控制的基础技术之一。在工业环境中使用电子操作系统，未来这一技术将进一步扩大使用范围，并进行更新，提高对周边电磁干扰的抵抗能力，减少程序运行错误。PLC原理简

单，其性能灵敏性和安全性是主要关注的问题。因此在设计上，还应综合考虑，以维护方便、安全性能高为主要设计要点。随着电气自动化集散型控制系统DCS技术的发展和完善，我国PLC技术已经日益完善。通过与计算机技术的完美结合，PLC技术快速发展智能化和数字化将是未来PLC技术的发展方向，也将使电气自动化的发展水平进一步提高，提高自动化生产流程的控制需求。此外，PLC产品将更加丰富，并且通过与国际通用网络的结合，规格将进一步完善，性能将进一步提高。在电气自动化中的应用将更加细化，提供针对性的监控、管理等功能。

4结语

本文主要进行了PLC电气自动化控制系统设计工作。通过本文分析得出一下结论：PLC电气自动化控制系统设计流程为：硬件设计、输入电路设计、输出电路设计；通过对比曲线图，确认本文设计方法有效，具有借鉴价值。

参考文献:

[1]徐进.基于PLC的自动化电气控制应用研究[J].科技创新导报,2015(15):24.

[2]许泽.煤矿电气自动化控制系统的优化设计思路[J].现代制造技术与装备,2016(4):160.