基于PLC下模拟控制系统的研究与应用设计

基于PLC下模拟控制系统的研究与应用设计

王康屹于渤洋屈赫

（长春理工大学130000）

摘要：目前各行业广泛应用PLC的原因，是由于PLC在发展过程中显著的可靠性高、编程灵活并且抗干扰能力强的优点，并依托于现代化计算机技术的飞速发展，PLC设备更加的精细化具有更强的可控性。本文针对如何完善PLC模拟控制系统作了一部分的研究的应用设计思考。

关键词：PLC；模拟；控制；研究；应用

1.PLC可编程控制器基本原理概述

1.1关于PLC可编程控制器的描述

PLC在工业领域中最初被采用于进行开关量的逻辑控制。如今PLC设备不仅仅用在工业开关量的控制，还多了模拟量控制和数字量控制的能力。通过工作人员的拓展还可以陆续为工业生产，实现数据采集储存，系统联网监控的作用，有利于工作人员进行大规模的控制与管理。而目前PLC在工业控制设备中已经达到了不可缺少的地位。

1.2PLC的构成特点及其优点

（一）可靠性高，抗干扰能力强

电气控制设备一个最关键的性能就是要具有高可靠性。PLC正是这样一个采用了现代工艺，集合了大规模集成电路技术的高可靠性电器控制设备。内部电路中采用了先进的抗干扰技术，相比于其他普通的设备来说，电器接线能减少到数千分之一，所以也做到了发生故障的概率大大降低。PLC在出现故障的时候还可以进行故障自我检测修复，同时还有着编程能力的PLC可以让工作人员编入故障自诊断程序，在日常运行中设备也获得了自检的保护程序，这样一来PLC安全性就达到了极高的可靠性。

（二）配套齐全，功能完善，适用性强

PLC自取代了传统继电器以来，工业人员前赴后继努力发展至今天已经形成了各种配套的系列化产品适用于各个类型的工业场景，用于各类控制领域。并且由于其电器接线少，原理与继电器电路相近，给熟悉继电器的工人们可以迅速使用PLC进行工业控制的契机。

（三）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC逻辑简单，电器接线少，相比于继电器来说外部接线大大减少，缩短了控制系统设计建造的周期。工业生产中的实际使用下，由于接线减少，也大大方便了工作人员的日常维护记录。其可编程的特性，给了大型生产企业通过更换程序改变生产流程，改进生产方式提供了新的方案。

（四）体积小，重量轻，能耗低

PLC中应用了丰富的集成电路技术。近段时间，在新兴技术的支持下，涌现出了超小型的PLC控制器，内部尺寸甚至小于100mm，可以轻松的放入各种小型机械当中，实现全体机械的数控化。

1.3PLC的应用范围

（一）用于开关量控制

PLC最初的作用就是被开发用于开关量的计算，由于PLC可以联网计算的特性，最多可以控制数万点的开关量。工业中广泛的使用到PLC进行开关量的控制，几乎工业各个行业都需要用它，例如：化工行业、冶金、机械等行业。

（三）用于模拟量控制

模拟量是一组不停变化的数据，例如电流电压温度等。在实际生产生活过程中，工作人员需要时刻关注这些值的变化，确保变化量在可控的范围内。作为工业控制设备，如今的PLC已经纷纷继承了模拟量控制的能力。虽然在模拟量控制能力上不如专门的调节器，但是已经达到了方便操作的效果。

（四）用于数字量控制

工业生产中，除了开关量模拟量还有一些实际的物理量，比如机床部件的距离变化，尝尝要用到数字量这个计量单位。PLC基于计算机控制技术，又可以进行联网计算，所以数控化的能力极强，能游刃有余的进行NC原理的种种控制技术。

（四）用于数据采集、监控

PLC中不仅具有丰富的集成电路，其数据储存量也是十分巨大，这样巨大的数据储存能力，就能够把模拟量和数字量等数据及时完成采集，转存到DM区中去。电力部门就曾经利用PLC实时记录用户的用电情况，完成分层计价收费的办法，鼓励用户在用电低谷期放心用电。

PLC控制器内存在自我修复部件，在创新的使用方法中，有部分工业人员将其进行开发，变成一套监控工具，对控制对象进行实时的监控保证其稳定运行。

如果控制对象出现异常，就会出发PLC内部自检程序产生警报信号，并做相应的处理。

（五）用于联网、通讯

PLC之所以能处理大量的数据，就是因为其联网通讯能力极强。PLC可以与个人计算机链接，直接实现对PLC的及时管理。PLC与PLC之间也可以互相通讯，交流数据。这样一来工业人员就可以通过计算机与PLC的连接组合达成大区域的控制。在科技飞速发展的现在，利用计算机与PLC或者PLC和PLC之间组成局域网或者物联网的技术水平不断的提高，工业领域智能化程度越来越高，生产线的设备控制已经连接成了一个便于管理的整体，进而创造更高的效益。

PLC能有上述几个范围广泛的应用，是PLC自身特点决定的，也是PLC技术不断完善的结果。事实上，PLC已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看，冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等，几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它，一些非工业过程，如楼宇自动化、电梯控制也用到它。农业的大棚环境参数调控，水利灌溉也用到它。

2.基于PLC可编程控制器的配电系统应用

2.1PLC系统相对于继电器系统利弊分析

PLC作为可以灵活编程的程序控制器，近几十年来飞速发展，渐渐取代了继电器系统。有着控制简单，抗干扰，寿命高等特点，使用起来方便可靠。而传统的继电器体积大，可靠性也低，长期使用下寿命缩短得很快，导致工程中难以排查工业故障。并且传统的继电器逻辑结构复杂，电器排线多而杂乱难以规整，对于生产工艺的变化不能及时有效的升级，一旦接线完毕就难以进行大规模的更改计划。PLC在这方面就有着无可比拟的优势，应用其轻巧的集成电路就可以实现大多数复杂的工业要求，电器接线简单使工作人员可以迅速排查故障，方便现场安装拆除。其可编程能力让工厂通过编程变换工业生产方式，改进产业结构提供了无限的可能。

2.2配电系统中使用PLC模拟控制的应用设计

假设在一个10KV配电一次系统中，两台1000KVA变压器正在并联运行。将PLC可编程模拟控制系统来代替继电器系统，应用在配电一次系统总受柜和变压器配出柜内，可以减少柜与柜之间复杂的连线，通过简化工艺就省掉了大量的继电器，成本大大降低。

整体工作都交由PLC来配合外部工作人员完成操作，使得工作人员远离了高危险高工作强度的操作，大大提升了电厂工作人员的安全性。用两条现场总线就可以实现整个系统的信号传输，通过PLC的工作状态和报警指示，便于工作和维修人员的故障排除。另外，与继电器相比，PLC的免维护性高，工作寿命长。

（一）PLC的I/O分配

10KV配电一次系统中，除了重点注意上电断电控制，还要变压器的过流，欠压和瓦斯保护时刻进行关注。在PLC中，上断电控制属于开关量用控制按钮控制，过流欠压的瓦斯保护利用智能传感器连接配电系统的实现，有效提高了保护系统的可靠性。

（二）10KV配电一次系统集中控制、集中监测计量的设计

要保障配电系统的稳定工作，就是要保证整个10KV配电一次系统能达到极高的可靠性。需要整个配电系统实现智能化现代化的能力，于是我们可以对10kv配电一次系统针对PLC技术添加改进，配电系统是供电网的神经中枢，应用PLC对系统的总受柜、配出柜实现集中控制，应用数字仪表对系统进行集中监测计量。

（二）应用设计改进利弊探讨

经过一系列针对PLC的改进，以综合柜为工作人员的平台，就可以实时对高压室的设备进行控制的改进。值班人员随时对检测仪表和计量仪表，通过PCL的故障自检进行记录解决，方便了巡查人员及时排除危险设备，还可以减少劳动强度。

总结：在现代化的新常态下，对工业的现代化、信息化发展提出了更高的挑战。采用计算机技术与PLC实现模拟控制系统的应用，大大提高了工业系统的自动化水平和可靠性，更加便于集中管理和检测，提高了整体的工作效率且具有一定的推广意义。

参考文献

[1]闫怡璇.基于PLC的模拟控制系统的研究与应用设计[D].西华大学,2012.

[2]刘雪林.策论基于PLC模拟控制系统的研发与设计[J].仪器仪表用户,2014(2):7-9.

[3]蒋胜.基于PLC的生产线模拟控制系统的应用探讨[J].商品与质量,2016(41).

个人简介：姓名：王康屹（1996.04--）；性别：男，籍贯：山东省济南市，学历：本科，毕业于长春理工大学；

姓名：于渤洋（1995.12--）；性别：男，籍贯：吉林省白城市，学历：本科，毕业于长春理工大学；

姓名：屈赫（1996.04--）；性别：男，籍贯：辽宁省辽阳市，学历：本科，毕业于长春理工大学；