浅论可编程控制PLC在自动控制系统中技术发展

期刊目录网应用电子技术论文发表2015-01-28 14:18关注(1)

　　1、可编程控制器概述

　　在工业环境中，广泛使用的一种计算机是可编程控制器（PLC），它具有灵敏度高、工作效率高的优点，计算水平相当突出。因此PLC经常被应用于存储中的逻辑运算、安排工序、定时、技术即算术运算工作，然后将结果以数字式或模拟式的方式输入输出，来对各类机械的生产过程进行控制。现代工程系统的重要组成部分是PLC和集成控制系统，借助这一系统，可以让整个系统结合的更紧密，使管理控制体系可以更加高效、便捷的对系统进行管理。在设计编程控制软件时，常常会由于可编程控制公司的不同而使其各具特色，而通过这种软件设计方式能够使PLC在逻辑控制编程方面更加简捷。PLC采用了独特的抗干扰设计，可以很好的对抗电子线路带来的磁干扰。在工业企业的日常生产中，电子线路产生的干扰是无法避免的，如果某一部分的抗干扰能力太差，将使整个系统无法顺利运行，所以一定要保证PLC系统具有较强的抗干扰能力。在系统工作期间，也不能忽略以下几点：①要使信号源和屏蔽源同时接地；②信号侧屏蔽源未接地时，要使PLC侧接地；③如果信号线间有接头，屏蔽层就需进行加固和绝缘操作，尽可能避免多点接地；④若屏蔽双绞线与总屏电缆相连时测点信号较多，就要保证屏蔽层之间连接良好并实施绝缘操作，还要科学确定接地点的单点接点。此外，PLC及其外围模块品类繁多，因此系统结构应具有较强的通用性；设计、施工、调试PLC系统时所耗费的时间不长，能使工作效率更高。并且计算机技术的飞速发展和应用，也使PLC的功能愈加完善，例如中断、高速计数、WM高速脉冲输出和PID控制功能。PLC设计控制器也因以上优势而被广泛应用。

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　　2、PLC在自动控制系统中的应用概述

　　PLC在自动控制系统中的应用领域极广。例如泵站排涝系统、水利灌溉系统、城市饮用水系统、大规模的机器控制系统、工业生产流程中的应用等。下文仅对PLC在直流电动机双闭环控制系统中的使用做出简单论述。起动性能好、制动功能强、可以实现大面积内的平滑调速是直流电动机的主要优点，所以在工矿生产中得到了广泛应用。由下图可以看到，直流电动机的双闭环控制系统由内环和外环组成，外环负责转速的反馈和控制，而内环负责电流的反馈和控制。在早期的双闭环控制系统中，内环和外环都是模拟控制器；而近些年逐渐发展出了以内环作为模拟控制器，外环作为数字控制器的系统。本设计中内环和外环控制器都是数字控制器，都由PLC来实现。

　　3、直流电动机双闭环控制系统设计

　　下文论述中把欧姆龙公司生产的CJIM系列CPU12型PLC作为例子。PLC的输入、输出点都为8，但可以到2～32个模块。该系列、型号的PLC具有价格便宜，操作简单的特点，一般适用于中、小型系统设计。这种PLC程序库内包含有较多的指令集，并有着较好的多种集成功能和实时性，经济适用性很强。在模拟量部分有1个模拟量输出点和8个模拟量输入点。在这个例子里，使用的是最为基本的配置来对直流电动机进行双闭环控制；但在其他的工业及生产控制系统，应该根据具体情况选择与系统相匹配的PLC主机和相应的扩展I/O模块、A/D模块、通信模块和人机界面等。

　　科学制定控制系统的I/O点以及地址：输进光栅传感器的信号一般为I0.0，起动要为I0.2；模拟的反馈电流要为AIW0，指示灯运行时应为Q0.2，故障指示灯应为Q0.3，将输出电压确定为AOWO.CPU12既能进行单机工作，也能与I/O控制块进行联合。模拟量扩展模块和CPU12一般由扁平数据线进行连接，然后才能实现模拟量的输入和输出。I/O模块、模拟量模块能组成一个整体构架，而各模块的类型和该模块所处的扩展链位置，则决定了每个扩展模块的组态地址编号。CPU12应用24V直流电源，I/O模块和模拟量模块都由开关电源提供24V直流电源。

　　PCL工作期间，要借助CPU12把速度值转化为输入电流，并将电流控制在0～20mA之间，然后把它传达到模拟量扩展模块的缓冲器中，经过中间寄存器，最后加入光电隔离的D/A转换器。D/A转换器有着12位的高分辨率，能满足输出的各种要求。转换完毕后，D/A转换器将会以0～10V的模拟电压到达晶闸管的触发板上。晶闸管触发板其实是一种小信号控制大功率的设备，其印刷线路板上安装了能出发电路的元器件。总的来说，晶闸管触发板是三相整流触发板，通过采用集同步信号检测和脉冲变压器输出单元于一体的高性能移相触发电路，来组成能够实现恒压或恒流输出的三相整流系统触发控制区域。

　　为了更好的实现速度环的闭环控制，需要进行一定的速度检测。这一部分包括信号处理系统和光栅传感器，信号处理系统又由整形电路和放大电路组成。该系统的各项静态和动态指标会受到转速检测的极大影响，转速检测越精细、越快速，指标越准确。在光栅板上有1024个刻线，它能与电动机转速形成一定比例的脉冲列频率。然后光栅传感器能将角位移变为电脉冲，并用计数器来确定脉冲的数量，检测出的每转脉冲量是角位移分辨精度的具体反映。

　　进行电流检测工作主要是为了对电流环进行闭环控制。进行这项工作时要由电流互感器、二极管整流电路和A/D转换电路来完成。电流互感器不仅能将电流从三相电源中引出还能将电流变小，并通过二级管的整流后转换成直流电，输送供给模拟量模块。

　　4、结论

　　本文上面的论述已指出了PLC在复杂自动控制系统中的高灵活性和重要作用，表现了PLC强大的性能和高稳定性。现今我国的工业得到了快速发展，自动化程序的能力提升，PLC已经被广泛的应用到工业控制的各个领域总去，并发挥了重要作用。使用PLC系统时，一定要考虑到其使用场合和控制标准，还能对PLC及其I/O扩展部分、功能部分、通信部分及人机界面实施灵活的调控，以使各种功能能够灵活的转变。以上工作不仅能使PLC系统更具有丰富性，还能保证直流电动机具有较好的双闭环调速功能，具有很强的通用性。

　　参考文献

　　[1]任致远.实用电动机控制电路350例[M].2000.

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