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【摘 要】 本文从可编程控制器（PLC）的概述出发，分析了可编程控制器系统的设计，针对可编程控制器在电气控制中的应用进行详细探究，并提出了可编程控制器的未来的发展趋势。
【关键词】 可编程控制器；应用系统；系统设计
引言：
可编程控制器是以微处理器为核心的工业自动控制通用装置，随着微电子技术的飞速发展，可编程控制器已成为现代工业控制的标准设备，在国内外广泛应用于化工、电气、交通运输等各行各业，提高工业生产过程中的产品质量和生产效率，就必须要设计一个科学合理的应用系统。
一、可编程控制器（PLC）的概述
可编程控制器（PLC）是一种通用控制器，其产生的基础是计算机本身具有微处理能力，该控制器通过利用计算器的多种技术对设备运行进行计算、定时和控制，使控制设备能够按照人的需求完成各种运行需要[1]。可编程控制器在刚开始出现时其控制能力仅包括逻辑运算、计数以及顺序控制等几个功能。但是，时下的可编程控制器均在科学技术的不断升级和完善后拥有更多的功能，能够满足包括家庭自动化应用、公共事业应用以及商业和工业等在内的多个不同领域在的应用需求，在为人们生活提供更多便利和推动社会自动化和只能化发展发挥着极大的推动作用[1]。
二、可编程控制器系统的设计分析
1、可编程控制器系统的软件设计
1.1时间故障检测法
对于一些具有严格规律的循环工作控制系统，由于其工作循环中的各个工序都是固定的，在时间上也有严格的规定，因此可以根据各工序的步骤以及固定的时间来设计一个检测故障程序。在待检测的某一工序开始的同时，启动一个定时器，其时间设定值比正常情况下该工序执行动作持续的时间长25%左右。当某一工序动作时间超过规定时间，达到对应的定时器预置时间而未转入下一个工序时，定时器发出故障信号，停止正常工作循环程序，启动报警及显示程序。
1.2利用计时器过滤伪输入信号
可编程控制器系统对现场信号的响应时间大多以ms为单位，外界设备的微小变化，都会在可编程控制器程序中得到迅速的响应。而从现场输入的信号看，由于外界的干扰可能会产生瞬间的电平变化，当超过一定的阈值时就可能让可编程控制器得到错误的信号输入，影响可编程控制器系统的正常工作。为解决上述问题，可以在PLC程序中增加计时器滤掉这种瞬间产生的错误信号，这样在一定程度上就避免了由于瞬间错误信号造成的控制程序误动作。
2、可编程控制器系统的硬件设计
2.1采用性能优良的电源抑制电网干扰
在可编程控制器系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入可编程控制器控制系统主要通过可编程控制器系统的供电电源（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接電气连接的仪表供电电源等耦合进入的。目前，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源；而对于变送器供电的电源和可编程控制器系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视。这主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少可编程控制器系统的干扰。此外，为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性[2]。
2.2正确选择接地点完善接地系统
接地的目的通常有两个：一是为了安全；二是为了抑制干扰。完善的接地系统是可编程控制器控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。系统接地方式有浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对可编程控制器控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以可编程控制器控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的可编程控制器系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。
三、可编程控制器在电气控制中的应用
可编程电气控制的最典型应用就是控制普通电气设备，如电机、电磁阀等等，现就我们接触最多的一种电气设备——全自动洗衣机，来分析下它的实际应用。
全自动洗衣机包含洗涤、脱水，同时包含一些水量、洗涤方式设定等功能，如图1。
图1 洗衣机的PLC控制系统硬件组成图
程序控制器中存储着多种程序，当然这些都是洗衣机制造商在制造时就设定好了的，我们只需要通过开关选择好某种程序后，程序控制器就按照我们的要求，先确定电机等关闭，确定好进出水阀门的开合，然后控制电机的正反转，再根据洗涤方式确定洗涤时间进行连续运行或分时启动控制，到达既定次数后，排水脱水，根据用户设定方式进行循环，当然还包括脱水失衡的报警、开盖的自动停止等控制。这些都是由PLC处理完成的。我们可以根据洗涤要求来确定控制系统的梯形图，再根据梯形图来设计出程序语句，再将各个开关分配后可得出PLC的外部接线图，将接线图细化到整个设备，一个洗衣机的控制线路就完成了。
我们可以模拟洗衣过程中的某一步，当洗衣机正转30秒以后，暂停2秒后，反转洗涤，反转30秒后，再暂停2秒，设正、反转达到5次时开始排水。具体的做法是，将电机正转、电机反转和排水分别设定一个输入编号，如Y1、Y2、Y3；计时器如T0、T1、T2、T3；计数器CT100等等；再将这几个点按照接线图接入PLC和相应的电机，电磁阀，计时器。通过上述程序确定T形图的方法可以是，当计时器T0开始通电后，输出Y2得电，洗衣机开始正转洗涤；同时计时器T1得电，30秒后T1动断触电断开，Y1得电，正转洗涤停止。同时T1闭合，计时器T2得电，2秒后T2闭合，Y2得电，洗衣机反转，同时T3得电，30秒后T3闭合，T4得电，2秒后T4闭合，计数器计数为1，一个洗涤回合计数，重复5次后，计数器闭合，输出排水指令，Y3闭合，排水阀开始排水[3]。
四、可编程控制器的未来的发展趋势
随着可编程控制器不断发展，其在日常生活领域中的应用越来越广泛。例如，可编程控制器在自动化楼宇照明系统、水循环系统及变电系统等控制上均得到有效应用，不仅能够对这些楼宇系统进行有效控制，同时能够对系统功能进行严密监察和检测，一方面能够使机电设备能源消耗量有所降低，另一方面能够提高机电设备投资效益。在电子技术不断发展背景下，电子产品呈现出多样化状态，日常生活动所使用的冰箱、洗衣机及空调等均通过可编程控制器进行控制。在科学技术和电子产品不断发展和更新的时代，可编程控制器应用领域将更加广阔，自动化控制程度将不断提高。
五、结束语
综上所述，可编程控制器编程简单、维修便捷、能耗低，在电气控制中的推广和运用是非常安全、可靠、低耗、高效的，对电气自动化的发展有着不可替代的作用。因此，设计人员都应该严格按照设计流程完成整个应用系统的设计，才能保证系统的科学化、规范化、工程化、标准化。
参考文献：
[1]张新.可编程控制器系统设计时如何分析和分解故障及防范风险[J].科技与企业，2013（08）：90.
[2]陈云东.基于PLC可编程控制器的研究与应用[J].电子技术与软件工程，2013（14）：122.
[3]麻桃花.可编程控制器应用系统设计方法[J].价值工程，2013（23）：186-187.
本文所有参考资料来源于中国知网。
【关键词】 可编程控制器；应用系统；系统设计
引言：
可编程控制器是以微处理器为核心的工业自动控制通用装置，随着微电子技术的飞速发展，可编程控制器已成为现代工业控制的标准设备，在国内外广泛应用于化工、电气、交通运输等各行各业，提高工业生产过程中的产品质量和生产效率，就必须要设计一个科学合理的应用系统。
一、可编程控制器（PLC）的概述
可编程控制器（PLC）是一种通用控制器，其产生的基础是计算机本身具有微处理能力，该控制器通过利用计算器的多种技术对设备运行进行计算、定时和控制，使控制设备能够按照人的需求完成各种运行需要[1]。可编程控制器在刚开始出现时其控制能力仅包括逻辑运算、计数以及顺序控制等几个功能。但是，时下的可编程控制器均在科学技术的不断升级和完善后拥有更多的功能，能够满足包括家庭自动化应用、公共事业应用以及商业和工业等在内的多个不同领域在的应用需求，在为人们生活提供更多便利和推动社会自动化和只能化发展发挥着极大的推动作用[1]。
二、可编程控制器系统的设计分析
1、可编程控制器系统的软件设计
1.1时间故障检测法
对于一些具有严格规律的循环工作控制系统，由于其工作循环中的各个工序都是固定的，在时间上也有严格的规定，因此可以根据各工序的步骤以及固定的时间来设计一个检测故障程序。在待检测的某一工序开始的同时，启动一个定时器，其时间设定值比正常情况下该工序执行动作持续的时间长25%左右。当某一工序动作时间超过规定时间，达到对应的定时器预置时间而未转入下一个工序时，定时器发出故障信号，停止正常工作循环程序，启动报警及显示程序。
1.2利用计时器过滤伪输入信号
可编程控制器系统对现场信号的响应时间大多以ms为单位，外界设备的微小变化，都会在可编程控制器程序中得到迅速的响应。而从现场输入的信号看，由于外界的干扰可能会产生瞬间的电平变化，当超过一定的阈值时就可能让可编程控制器得到错误的信号输入，影响可编程控制器系统的正常工作。为解决上述问题，可以在PLC程序中增加计时器滤掉这种瞬间产生的错误信号，这样在一定程度上就避免了由于瞬间错误信号造成的控制程序误动作。
2、可编程控制器系统的硬件设计
2.1采用性能优良的电源抑制电网干扰
在可编程控制器系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入可编程控制器控制系统主要通过可编程控制器系统的供电电源（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接電气连接的仪表供电电源等耦合进入的。目前，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源；而对于变送器供电的电源和可编程控制器系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视。这主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少可编程控制器系统的干扰。此外，为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性[2]。
2.2正确选择接地点完善接地系统
接地的目的通常有两个：一是为了安全；二是为了抑制干扰。完善的接地系统是可编程控制器控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。系统接地方式有浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对可编程控制器控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以可编程控制器控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的可编程控制器系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。
三、可编程控制器在电气控制中的应用
可编程电气控制的最典型应用就是控制普通电气设备，如电机、电磁阀等等，现就我们接触最多的一种电气设备——全自动洗衣机，来分析下它的实际应用。
全自动洗衣机包含洗涤、脱水，同时包含一些水量、洗涤方式设定等功能，如图1。
图1 洗衣机的PLC控制系统硬件组成图
程序控制器中存储着多种程序，当然这些都是洗衣机制造商在制造时就设定好了的，我们只需要通过开关选择好某种程序后，程序控制器就按照我们的要求，先确定电机等关闭，确定好进出水阀门的开合，然后控制电机的正反转，再根据洗涤方式确定洗涤时间进行连续运行或分时启动控制，到达既定次数后，排水脱水，根据用户设定方式进行循环，当然还包括脱水失衡的报警、开盖的自动停止等控制。这些都是由PLC处理完成的。我们可以根据洗涤要求来确定控制系统的梯形图，再根据梯形图来设计出程序语句，再将各个开关分配后可得出PLC的外部接线图，将接线图细化到整个设备，一个洗衣机的控制线路就完成了。
我们可以模拟洗衣过程中的某一步，当洗衣机正转30秒以后，暂停2秒后，反转洗涤，反转30秒后，再暂停2秒，设正、反转达到5次时开始排水。具体的做法是，将电机正转、电机反转和排水分别设定一个输入编号，如Y1、Y2、Y3；计时器如T0、T1、T2、T3；计数器CT100等等；再将这几个点按照接线图接入PLC和相应的电机，电磁阀，计时器。通过上述程序确定T形图的方法可以是，当计时器T0开始通电后，输出Y2得电，洗衣机开始正转洗涤；同时计时器T1得电，30秒后T1动断触电断开，Y1得电，正转洗涤停止。同时T1闭合，计时器T2得电，2秒后T2闭合，Y2得电，洗衣机反转，同时T3得电，30秒后T3闭合，T4得电，2秒后T4闭合，计数器计数为1，一个洗涤回合计数，重复5次后，计数器闭合，输出排水指令，Y3闭合，排水阀开始排水[3]。
四、可编程控制器的未来的发展趋势
随着可编程控制器不断发展，其在日常生活领域中的应用越来越广泛。例如，可编程控制器在自动化楼宇照明系统、水循环系统及变电系统等控制上均得到有效应用，不仅能够对这些楼宇系统进行有效控制，同时能够对系统功能进行严密监察和检测，一方面能够使机电设备能源消耗量有所降低，另一方面能够提高机电设备投资效益。在电子技术不断发展背景下，电子产品呈现出多样化状态，日常生活动所使用的冰箱、洗衣机及空调等均通过可编程控制器进行控制。在科学技术和电子产品不断发展和更新的时代，可编程控制器应用领域将更加广阔，自动化控制程度将不断提高。
五、结束语
综上所述，可编程控制器编程简单、维修便捷、能耗低，在电气控制中的推广和运用是非常安全、可靠、低耗、高效的，对电气自动化的发展有着不可替代的作用。因此，设计人员都应该严格按照设计流程完成整个应用系统的设计，才能保证系统的科学化、规范化、工程化、标准化。
参考文献：
[1]张新.可编程控制器系统设计时如何分析和分解故障及防范风险[J].科技与企业，2013（08）：90.
[2]陈云东.基于PLC可编程控制器的研究与应用[J].电子技术与软件工程，2013（14）：122.
[3]麻桃花.可编程控制器应用系统设计方法[J].价值工程，2013（23）：186-187.
本文所有参考资料来源于中国知网。