PLC低壓雙電源智能開關(guān)設(shè)計探究

陳大寶

【摘 要】在生活節(jié)奏快速運轉(zhuǎn)的今天，許多場合要求穩(wěn)定的安全電源，現(xiàn)在很多公共場所的基礎(chǔ)設(shè)計中都采用兩路電源來保障供電的穩(wěn)定性，因此相應(yīng)的也就需要一種開關(guān)可以同時接入電路并在兩種電路中進行轉(zhuǎn)換。采用可編程控制器（PLC）是解決這類問題的一種較為先進的科學技術(shù)手段，逐漸走進電力設(shè)備的市場中的PLC具有體積小型化、高度集成化等優(yōu)勢，同時其自身還可以進行數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信功能。同時在工作時較高的自動化水平使此類PLC雙電源開關(guān)可以自投自復(fù)，智能開關(guān)。

【關(guān)鍵詞】可編程控制器；PLC技術(shù)；智能開關(guān)；低壓雙電源

0.前言

傳統(tǒng)的雙電源自動轉(zhuǎn)換雙電源線路主要是通過集成多種繼電器、接觸器、開關(guān)等，按照特設(shè)的邏輯順序進行相關(guān)的轉(zhuǎn)換，在工作時，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器安全性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝困難、維護工作量較大，為其發(fā)展帶來了極大的影響，同時因為諸多外借因素的影響，傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換器逐漸被市場淘汰，越來越多的建筑設(shè)施和工業(yè)設(shè)備采用PLC智能轉(zhuǎn)換器。

PLC智能開關(guān)就是在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而升級的數(shù)字運算操作電子裝置。它主要代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，同時隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此在市場上占有份額越來越大，將逐步取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進行更科學有效的控制。

1.雙電源電路工作要求及實現(xiàn)環(huán)境的設(shè)計

雙電源本質(zhì)上就是一種由微處理器控制，用于電網(wǎng)系統(tǒng)中網(wǎng)電與網(wǎng)電或網(wǎng)電與發(fā)電機電源啟動切換的裝置，可使電源連續(xù)源供電。當常用電突然故障或停電時，通過雙電源切換開關(guān)，自動投入到備用電源上，使設(shè)備仍能正常運行。最常見的是電梯、消防、監(jiān)控上。在雙電源線路的實現(xiàn)過程中，主要是市供電和機械發(fā)電之間的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換之后要及時調(diào)整電壓、頻率等參數(shù)，同時雙電源中作線路中要有及時有效設(shè)備的控制和相應(yīng)的人力檢測，保障供電的安全可靠。

2.可編程控制器（PLC）的工作原理

PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。

在PLC投入運行的時候。其工作過程主要分為三段：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新。完成這單個步驟就是完成一個掃描周期。

輸入采樣就是PLC以掃描方式依次的讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入特定的I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)，輸入采樣結(jié)束后，就轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段，這時輸入狀態(tài)數(shù)據(jù)進行運算和處理，原始的I/O映象區(qū)的數(shù)據(jù)不發(fā)生改變。

用戶程序執(zhí)行階段就是PLC按照其設(shè)定的順序?qū)τ脩舫绦蜻M行系統(tǒng)性掃描和邏輯運算，根據(jù)邏輯運算結(jié)果，PLC自動刷新邏輯線圈在RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)，或者是發(fā)出指令，控制設(shè)備自動進行工作和生產(chǎn)。

當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這才是PLC的真正輸出。

綜合來看，PLC同傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換設(shè)備相比其功能更加完善，組合靈活，擴展方便，實用性強，同時用戶程序編制簡單，系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場可以調(diào)試；相對與環(huán)境來說，PLC技術(shù)對環(huán)境要求低，抗干擾能力強，易學易用。

3.PLC低壓雙電源智能開關(guān)的實現(xiàn)和應(yīng)用

PLC主要面向工業(yè)化生產(chǎn)，控制主要用于三相交流供配電控制。與傳統(tǒng)的智能開關(guān)相比，PLC低壓雙電源智能開關(guān)有缺相保護功能，在發(fā)生缺相的時候，可以有效的控制電源切斷，同時還可以在系統(tǒng)電源恢復(fù)時進行反切，有效保護了電路和生產(chǎn)設(shè)備，PLC應(yīng)用時還可以有效避免構(gòu)件的耗損率，減少成本的開支和資源的浪費。

系統(tǒng)方案的確定，PLC雙電源在工作時，必須只能有一個電源與負載接通，且在一路電路故障時要實現(xiàn)自動切換，同時由于使用PLC設(shè)備的都是用電總功率較大的場合，必要時需使用發(fā)電機設(shè)備供電。系統(tǒng)在工作時就要有選擇的進行檢測工作，一旦主電源發(fā)生故障（系統(tǒng)電源出現(xiàn)缺相或者是欠壓），此時立即啟動發(fā)電機，同時主電源就會自動斷開，備用電源啟動后，同樣要進行相關(guān)檢測，檢測備用電源無障礙后再進行備用電源與負載的接通。

系統(tǒng)硬件設(shè)計是主體設(shè)備的選擇和確定。根據(jù)總系統(tǒng)設(shè)計方案要求，設(shè)置相應(yīng)的硬件設(shè)備。硬件設(shè)備中，主要考慮因素是控制環(huán)節(jié)和判斷步驟，在選擇了使用的設(shè)備后，要進行實用性實驗檢測和統(tǒng)計，只有嚴格控制好硬件設(shè)備的安裝與使用，才能更好在系統(tǒng)軟件設(shè)備中編制程序和實現(xiàn)功能。

系統(tǒng)軟件設(shè)計就是編譯PLC控制系統(tǒng)的語言主體。軟件設(shè)計主要分為五部分：對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)要繪制控制系統(tǒng)流程圖，對于簡單的系統(tǒng)可以忽略此步驟；根據(jù)實踐經(jīng)驗和對PLC的認識設(shè)置梯形圖；根據(jù)梯形圖編制語言表程序清單；用程序編程器鍵入PLC用戶存儲器中，并檢查鍵入程序是否正確；對程序進行調(diào)試直到滿足要求。

PLC的后期實現(xiàn)主要就是根據(jù)以上步驟進行合理的物理設(shè)備實現(xiàn)，這樣一項PLC低壓雙電源智能開關(guān)就可以得以實現(xiàn)。

4.我國PLC低壓雙電源智能開關(guān)的發(fā)展趨勢

PLC低壓雙電源智能開關(guān)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械加工等各個行業(yè)。PLC雖然已經(jīng)有了廣闊了發(fā)展前景，但在其創(chuàng)新領(lǐng)域內(nèi)還是有很大的空間，PLC發(fā)展趨向主要是更小的設(shè)備體積、更強的通信功能和更高速的處理速度。

5.總結(jié)

從最早美國數(shù)字設(shè)備公司研制出的可控編程控制器PDP-14，到現(xiàn)在比較成熟的PLC整體設(shè)備，短短幾十年之間，PLC技術(shù)取得了不錯的發(fā)展，PLC現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱之一，以其可靠性高、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能、以易與計算機接口、能對模擬量進行控制，具備高速計數(shù)與位控等性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電—接觸控制系統(tǒng)，在機械、化工、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。同時在未來的市場上也將占有很大的份額，PLC智能開關(guān)也將得到更廣闊的發(fā)展前景。

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