电气自动化中嵌入式PLC的应用发展

•21•ELECTRONICSWORLD・探索与观察电气自动化中嵌入式PLC的应用发展西安外事学院郭强【摘要】针对电气自动化中嵌入式PLC的应用发展，阐述嵌入式PLC的定义与工作原理特点，介绍嵌入式PLC在当前电气自动化中的应用现状，据此提出应用中需注意的问题。本文将基于嵌入式PLC在实际电气自动化中的应用来举例分析，并展望未来电气自动化中应用嵌入式PLC的发展前景。【关键词】电气自动化；应用；嵌入式PLC0引言在当前社会电气自动化发展过程中，应用嵌入式PLC作为控制单元，不仅发挥的功能越来越强，然而嵌入式PLC依然具备简单、易于使用的优点，能够在电气自动化应用中发挥高可靠性优势，发挥积极应用价值。以下本篇对此做具体分析。1嵌入式可编程序控制器概述（PLC）1.1嵌入式PLC的定义基于嵌入式PLC技术，就是能够在嵌入式控制器内构建PLC系统软件，之后能够根据实际应用中，依据用户的实际控制需要，定制嵌入式PLC硬件，能够确保应用嵌入式PLC解决对象的控制问题[1]。嵌入式PLC主要由嵌入式PLC系统软件与芯片组成，可以满足工控市场中对于PLC产品更加细分化的需求[2]。1.2嵌入式PLC工作原理在嵌入式PLC中，往往具有微机许多的特点，但是实际的工作方式则是与微机有着很大的不同[3]。在电气控制中，微机方式往往采用等待命令、执行命令的方式运行工作[4]；而在嵌入式PLC中，则是能够采用循环扫描的方式，可以根据用户在PLC内用户按先后顺序存放的程序，进行处理，实现嵌入式PLC在电气控制中的作用[5]。基于嵌入式PLC，其实际工作原理，就是相当于将电气控制程度写入PLC控制软件内，然后可以将PLC控制程序嵌入到嵌入式设备中，以PLC程序作为灵魂、嵌入式设备作为基本实体的模式，实现嵌入式PLC在实际应用中的作用。然而，要想更好的在实际电气自动化中确保嵌入式PLC的应用作用，就必须确保在时间控制上的精准度，避免因时间延误而影响嵌入式PLC的响应速度。故此，在实际应用嵌入式PLC中，就需要根据实际的应用需求，精心的编排嵌入式PLC程序，并能够合理的安排PLC控制指令顺序，以便可以尽可能的减少因为时间周期而造成的延时，保证嵌入式PLC正常运行。2嵌入式PLC在电气自动化中的应用2.1嵌入式PLC电气自动化应用现状在实际电气自动化实现过程中，嵌入式PLC可以将梯形图语言(PLC语言)以及CAN总线，均嵌入到单片机之中，然后可以使用单片机产品，将电气自动化控制中的汇编语言转变为PLC梯形图语言,从而发挥CAN总线互连特性[6]。运用嵌入式PLC，可以实现顺序控制、运动控制、闭环过程控制以及数据处理功能，能够应用到订书机械、装配生产线、切纸机械、温度压力测控以及数据编程处理中，应用面广泛。嵌入式PLC组作为电气自动化工业环境下，可以使用可编程逻辑控制器系统进行控制，在存储器中采用可编程程序实现内部指令控制，从而实现对电气自动化进行控制。将嵌入式PLC技术应用到电气自动化中，实现嵌入式技术与电气控制进行相互结合,有效提升电气自动化控制系统性能，提升应用可靠性，成本低廉、灵活性差，发挥积极应用价值。2.2应用中需注意的问题（1）增强稳定性。嵌入式PLC在实际应用中要求环境温度能够控制在0~55℃，故此在实际电气自动化系统硬件安装时，不能将嵌入式PLC放在发热量较大的元件下，并且确保四周可以通风散热；同时为了保证嵌入式PLC的绝缘性能[7]，在实际应用中，需要保障空气的相对湿度应小于85%。为保障电气自动化控制中嵌入式PLC的稳定性，确保将嵌入式PLC放在远离强烈震动源位置，并且防止产生10~55Hz频率振动，确保嵌入式PLC在实际中正常运行。故此，可以在实际电气自动化应用中，在嵌入式PLC中内置的温度转换成函数,然后将热电偶毫伏信号的AD值转成温度值,能够确保嵌入式PLC应用到不•22•ELECTRONICSWORLD・探索与观察同的控温场合,配合PID调节,使受控温度精度可达±1℃，确保在实际应用中保证嵌入式PLC的稳定性。（2）增强抗干扰性。PLC是二次开发，是在人家开发好的嵌入式系统上的二次编程，如生产环境也是过于恶劣的,或者也会由于电磁干扰强烈，就将会导致在实际应用中嵌入式PLC控制运算错误,从而影响生产[8-11]。故此，在实际应用中，应该提升系统抗干扰的能力，保证嵌入式PLC在电气自动化控制中发挥实际作用。（3）增强应用影响范围。嵌入式PLC用户的技术基础薄弱，多数开发工作者的技术水平不如PLC开发工程师水平；并且嵌入式PLC产品还需要由应用开发商来进行开发；嵌入式的PLC产品在实际中不像PLC产品那样能够随处可得，导致嵌入式PLC的通用性差，影响范围存在局限，故此在今后应用中还有待提高。注：1-控制屏，2-拽引机，3-拉拽钢丝绳，4-限速器，5-限速器钢绳，6-限速器的张紧装置，7-轿厢，8-安全钳，9-轿厢门的安全触板，10-导轨部分，11-对重设置，12-厅门，13-电梯缓冲器。图1电梯的基本结构3嵌入式PLC实际应用举例3.1案例简介在电梯电气自动化控制中，应用嵌入式PLC实现控制，能够应用嵌入式PLC实现对于电梯信号的控制，不仅可以实现双速电机的调速，同时也可以完成对于电机以及可编程控制器（PLC）方面的双向的选择。之后，就是能够电气自动化的电梯控制系统硬件开发的部分，完成对于钱思汝PLC选型工作，并根据嵌入式PLC的I/O点数，实现与控制部分的有效连接。最后可以分析应用效益。本次电气自动化中应用嵌入式PLC，实现对电梯的电气控制。电梯基本结构如图1所示。本次在电气自动化设计应用中，需充分的发挥应用嵌入式PLC控制的优势，可以在最大限度上满足对于电梯被控对象的实际电气自动化控制要求；还可以有效保证嵌入式PLC控制部分的安全，确保系统中嵌入式PLC能够安全的、长期的、可靠的、稳定的运行。就例如在实际的设计中：应该能够保证嵌入式PLC程序不仅在电梯正常运行的条件下可以工作，而且，也要确保该PLC控制模块在非正常的情况下（在嵌入式PLC控制方面，如电梯突然的掉电再上电、以及电梯的按钮按错、电梯失常后又正常等情况下），也能够正常的发挥电气自动化控制工作。3.2嵌入式PLC应用总体结构本次电气自动化中，应用嵌入式PLC，控制电梯信号。总体结构设计如图2所示：图2电气自动化中嵌入式PLC结构电气自动化中电梯控制方面，可以应用嵌入式PLC实现如下自动化控制功能：在电梯的行车方向自动化控制方面，主要可以由内选信号来决定,并且可以顺向优先的顺序执行PLC程序；在电梯行车途中，若是遇到呼梯信号之时，可以顺向的截车,在反向则是不截车的；确保电梯的内选信号以及呼梯信号均具有一定的记忆功能，在执行PLC程序后就可解除记忆。同样的，在电气自动化控制中，应用嵌入式PLC，确保内选信号、行车方向、呼梯信号以及楼层位置，均可以由信号灯来控制指示，确保电梯电气自动化控制的便利用，满足人们的实际使用需求，确保电气自动化控制安全性，发挥嵌入式PLC应用作用。3.3硬件设计应用基于电气自动化中应用嵌入式PLC，本次在电梯自动化控制方面，可以根据实际的设计要求，在本次设计中，确保嵌入式PLC控制硬件稳定性，提升其抗干扰的•23•ELECTRONICSWORLD・探索与观察能力，优化设计电气自动化的主回路结构，其设计原理图如图3中所示。图3电气自动化主回路原理图在图3中M1，M2均是曳引电机以及门电机，并且在电气自动化实现中应用交流接触器KM1~KM4，有效控制电动机运行方式，这样可以自动化控制电梯的轿厢与厅门，可以对电梯关门、开门实现自动化控制。而在FR1，FR2部分的热继电器，又可以起到过载保护的作用，确保在电梯运行人数超载后可以及时断开主电路，实现对于电梯的自动化安全控制。3.4嵌入式PLC编程在本次关于电梯自动化控制中，基于电气自动化方面应用嵌入式PLC，编程应用梯形PLC程序图语言，编程的软件应用STEP7。电气自动化中应用嵌入式PLC，可以应用STEP7软件完成对于电梯自动化控制的程序制作、嵌入式编程控制器CPU写入读出以及系统运行监控等部分的编程设计工作，并且可以确保自动化控制编程质量，确保符合实际编程控制需求，确保电梯自动化控制安全，提升嵌入式PLC应用质量。3.5应用效益分析基于本次电气自动化设计中，应用嵌入式PLC实现对电梯的控制，将以上设计程序应用S7-200仿真软件仿真，首先可以把程序先导出并保存为*.awl格式的文件；然后可以打开S7-200仿真软件，并选择其中的CPU类型，然后就可以装载电梯电气自动化控制的awl文件，监控梯形图，运行PLC，就可以查看梯形图输出情况。实际应用证实，在实际电梯电气自动化实现中，嵌入式PLC具有运算处理能力强、与PC通讯方便、成本低的优势。并且，应用嵌入式PLC在电梯电气控制中，打破传统电气控制思维，提升电气控制灵敏性，使用户使用更加方便，发挥积极应用效益。4展望电气自动化中应用嵌入式PLC的发展前景我国电气自动化中嵌入式PLC的发展空间很大，我国电气自动化行业有相当雄厚的市场基础，嵌入式PLC，将其应用到电气自动化控制中，可以降低成本，也可以发挥更大的电气控制作用，技术上有人才支撑，经济上有低成本支撑，嵌入式PLC更容易在我国电气自动化市场发展中找到落脚点，发挥积极应用价值。同时，随着我国人民生活水平的提升，人们对于电气自动化的控制需求也越来越广，将嵌入式PLC应用到实际的电气自动化系统开发中，不仅具备一大批技术人才支撑，也有助于将嵌入式PLC技术在我国应用推广，有广阔的发展前景。5结论综上所述，分析电气自动化中嵌入式PLC应用情况，证实在实际应用中应该从温度、湿度、震动等方面，提升嵌入式PLC的稳定性，还应该提升嵌入式PLC的抗干扰能力，以确保能够在实际电气自动化中应用嵌入式PLC发挥更大的作用，也确保未来嵌入式PLC能够在电气自动化中有更远的发展前景。参考文献[1]臧芸.电气自动化中嵌入式PLC的应用发展分析[J].机电信息,2012,(15):43-43,45.[2]齐海英.PLC技术在煤炭工程电气自动化中的应用[J].煤炭技术,2013,(11):85-85,86.[3]王超英.PLC应用于电气自动化探究[J].价值工程,2012,31(28):24-26.[4]陈镜波.PLC技术在电气自动化中的应用[J].机电信息,2013,(9):106-107.[5]杨志福.浅谈PLC在电气自动化的应用[J].科技资讯,2014,(36):101-101.[6]刘兴松,杨执中,边党伟等.基于软PLC的电气控制器设计[J].化工自动化及仪表,2014,(10):1111-1113.[7]王文征,刘宗辉.PLC技术在机械电气控制装置中的应用探讨[J].价值工程,2014,(24):27-28.[8]李军.论PLC在电气自动化控制中的应用[J].黑龙江科技信息,2014,(20):43-43.[9]AdamMilik.OnHardwareSynthesisandImplementationofPLCProgramsinFPGAs[J].MicroprocessorsandMicrosystems,2016.[10]EphremRyanAlphonsus,MohammadOmarAbdullah.Areviewontheapplicationsofprogrammablelogiccontrollers(PLCs)[J].RenewableandSustainableEnergyReviews,2016.[11]ChristineHennig,KlausKneupner,DavidKinna.Connectingprogrammablelogiccontrollers(PLC)tocontrolanddataacquisitionacomparisonoftheJETandWendelstein7-Xapproach[J].FusionEngineeringandDesign,2012,8712.