基于PLC的電源終端控制設計

包瑋萌，玄子玉

（佳木斯大學 信息電子技術(shù)學院，黑龍江 佳木斯 154007）

0 引 言

近年來，電源控制技術(shù)被相關學者廣泛關注。然而，以PLC為基礎進行電源終端控制設計的活動較少，在一定程度上會限制電源控制技術(shù)的應用范圍，不利于提高電源系統(tǒng)的工作效率。本文對“基于PLC的電源終端控制設計”這一論題展開，以期能夠使設計人員在了解電源控制終端運行原理的前提下，制定合理的設計方案。

1 PLC基本介紹

PLC全稱為可編程邏輯控制器。該設備適用于工業(yè)環(huán)境，借助可編程存儲器逐步執(zhí)行操作指令，以此完成數(shù)據(jù)存儲目標，實現(xiàn)數(shù)字化管理機械設備的生產(chǎn)程序，如圖1所示。西方國家最早應用PLC進行工業(yè)生產(chǎn)，并取得了良好的生產(chǎn)效果。隨后，日本、德國等相繼研制可編程控制器，并不斷擴大其使用范圍，以此監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)過程?？删幊踢壿嬁刂破鹘?jīng)歷了初期階段、實用化階段、成熟階段、快速發(fā)展階段，能滿足工業(yè)在不同階段的發(fā)展需要，以此提高工業(yè)發(fā)展速度、加快生產(chǎn)步伐，大幅提升工業(yè)經(jīng)濟效益，促進我國社會持續(xù)發(fā)展[1]。

圖1 PLC組成部件

2 原理分析

要想全面掌握終端控制原理，應具體了解電源控制思想、方案要求和方案特點，使人們在了解電源終端控制的基礎上，為后續(xù)的設計工作奠定良好的基礎，同時提供理論支持。這不僅符合論文探究目的，而且能優(yōu)化電路控制效果，以此提高電源在不同系統(tǒng)中的分配效率，全面提高電源管理質(zhì)量，確保電源管理技術(shù)擴大應用范圍。

2.1 基本思想

電源控制即指根據(jù)事先確定的程序完成接線操作，同時適當調(diào)整電阻數(shù)值完成電動機的有效操控。其中，受操控的對象主要為速度、方向、運行狀態(tài)和制動等。電動百葉窗組成部分主要有控制器、玻璃片、窗框、玻璃夾和電機等。其中，玻璃夾內(nèi)部增設玻璃片，窗框上方預留長軸位置，連接片左右連接短軸和偏心軸。電動百葉窗具有多樣性、美觀性，且結(jié)構(gòu)優(yōu)化，啟動便捷，設計成本較低。此外，它的玻璃片圖案美觀，適用場合不受限制[2]。

2.2 方案要求及特點

方案要求。電源終端控制工作開展前，應制定合理的方案，然后在所制定的備選方案中優(yōu)選適合的設計方案，確保所選方案能夠滿足基本的通信需要，且方案具有簡單化特點，符合控制邏輯要求。

方案特點。可編程邏輯控制器的核心部件即微處理器。它以自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)為基礎，通過技術(shù)融合獲取發(fā)展空間。如今，它被成功設計為自動控制裝置，并在相關行業(yè)廣泛應用，取得了良好的應用效果。可編程邏輯控制器具有編程簡單、控制效果顯著、易拓展和配置靈活等特點。它的終端控制單元面板如圖2所示。

圖2 終端控制面板

3 具體設計

以PLC為基礎設計電源終端控制系統(tǒng)，應圍繞電磁兼容完成設計任務，并遵循可靠性設計原則，以此提高電磁終端控制實用性，確保電源系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行。下面將重點闡述它的具體的設計分析。

3.1 電磁兼容設計

了解電磁兼容設計效果，能為分機的功能發(fā)揮起到基礎性作用。實際設計過程中，應掌握設計重點。

信號屏蔽設計。通過光電隔離監(jiān)督控制狀態(tài)，引導ACU輸入和輸出。借助屏蔽線組織模擬信號傳輸，速度指令信號也會間接受到影響。這一信號組織同分量干擾時，往往利用差分放大器接口電器的輔助作用。

電源濾波設計。在適當位置增設銅膜板，能夠有效消除靜電耦合現(xiàn)象；適當增設變壓器，能夠?qū)崿F(xiàn)電源隔離目標。為了避免應用電源濾波器進行電源干擾阻止，應調(diào)節(jié)相關數(shù)值，最終實現(xiàn)防干擾目標。

瞬態(tài)電壓抑制。瞬態(tài)電壓作為干擾主體，常用阻容吸收電路預防干擾。需注意，瞬態(tài)電壓產(chǎn)生于直流接觸器、直流繼電器等設備的電流流通或者關閉過程。

接地設計。這項設計工作主要是為了減少噪聲電壓，盡可能削弱磁場影響。常用的防干擾措施主要為：安裝功率地、數(shù)字地、弱信號地于電源分機電子設備內(nèi)，之后對開關電路、多樣電源、基礎漆等部件獨自引出地線，使其單點接地。此外，系統(tǒng)內(nèi)部回路信號需有效隔離，以減少阻抗耦合現(xiàn)象。同時，還能降低信號回路現(xiàn)象發(fā)生機率，實現(xiàn)設備和系統(tǒng)間回路的順利分離。在此期間，還應減少公共回路現(xiàn)象的發(fā)生。個別芯片的引腳有序連接，此時公共點應近距離接觸信號源。

3.2 可靠性設計

一方面，合理分配可靠性指標。在這一過程中，構(gòu)建合理的數(shù)學模型，應用特定公式計算得知可靠性指標。其中，電源分機由馬達、ACU、電源、變壓器、誤差顯示器、保護開關等組成。電源系統(tǒng)內(nèi)增設可靠性指針于組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性分配目標。另一方面，提供可靠性保證措施。在此期間，應全面了解可靠性指標要求，并做好分機單元的預計工作，對比分析可靠性設計效果。分析設計數(shù)據(jù)可知，分機可靠性指標具有較高設計要求。只有強化可靠性設計，才能大大優(yōu)化設計效果，提高電源終端控制系統(tǒng)應用率。

具體措施分析如下。優(yōu)選適合的元器件，是保證可靠性設計工作持續(xù)推進的基礎，對整體設計效果優(yōu)化具有重要影響。選用進口組件能夠全面優(yōu)化可靠性指標，其中常用組件主要為電機、硬盤功能接口板、計算機主板、可控硅放大器和PLC等。關鍵組間選用進口產(chǎn)品能夠提高集成度，且可靠性較高。優(yōu)選元器件參數(shù)時，執(zhí)行降額設計工作。如果系統(tǒng)要求的可靠性水平較低，這時應進行儲備設計，借此提升設計可靠性。元器件性能與溫度緊密聯(lián)系，溫度超過設定的數(shù)值，將會降低元器件的使用效果。因此，優(yōu)化熱設計能夠合理掌握環(huán)境溫度，增強其可靠性。具體地，可借助機殼引導熱量疏散，優(yōu)化布局結(jié)構(gòu)，應用高效能元件，優(yōu)化設計風道，減少電路熱量，控制環(huán)境溫度等。通過電壓適當抑制、接地回路合理設計、屏蔽較弱信號等，完成電磁兼容的設計工作。

3.3 維修性設計

維修性設計的重要性不低于可靠性設計工作，不僅能夠優(yōu)化維修設計效果，增強產(chǎn)品適用性，還能優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。保證維修性設計，意味著將會逐漸加快維修速度，保證維修工作安全進行，且同步挺高了維修準確率。

3.4 其他設計

結(jié)構(gòu)布局設計工作開展時，應制定設計目標，即確保維修人員工作的安全性和工作的便捷性。不同位置的導線應以差異顏色為區(qū)分依據(jù)，導線接頭應隱蔽防護，同時合理布置指示燈位置，使其與水平視線保持同一水平。此外，應妥善隔離，以免因隔離不當導致操作人員受到傷害，從而全面保護維護員工的安全。電源控制器由信號電路、電源變換電路和微控制器等設備組成，在電機控制、位置檢測等方面發(fā)揮著重要作用。因此，適時監(jiān)控電機運行狀態(tài)，合理控制其方向、速度和位置，能夠起到保護電機的重要作用。另一角度來講，這能高效解決電機監(jiān)控不及時、監(jiān)控失準等問題。

故障診斷設計工作開展時，合理設置測試點，以此監(jiān)督電流反饋、測速反饋，全面了解狀態(tài)邏輯下的故障指示情況。其中，狀態(tài)邏輯檢測工作細分為直流電源狀態(tài)、馬達過熱狀態(tài)、主交流接觸器狀態(tài)、天線開關狀態(tài)和可控硅放大器工作狀態(tài)等。各個狀態(tài)的運行情況有指示燈提示。如果指示燈不斷閃爍，則說明系統(tǒng)運行穩(wěn)定性受到了影響，邏輯編程工作出現(xiàn)了故障。這時操作人員應及時了解故障發(fā)生的原因，在短時內(nèi)確定故障點，以此縮短故障處理時間，優(yōu)化故障處理效果。最后，通過巡檢操作，將巡檢結(jié)果顯示于界面[3]。

4 結(jié) 論

綜上所述，以PLC為基礎探究電源終端控制設計工作，能使人們?nèi)媪私釶LC——可編程邏輯控制器，在此基礎上掌握終端控制原理，分析電磁兼容設計、可靠性設計、維修性設計、結(jié)構(gòu)布局設計和故障診斷設計，為電源終端控制系統(tǒng)優(yōu)化提供思路和實踐指導，同時有利于豐富控制系統(tǒng)功能，不斷優(yōu)化系統(tǒng)設計效果，也能細分處理電源管理工作。電源有效分配能夠提高電能資源利用率，避免電能資源閑置或者浪費。相關設計人員能夠以此為鑒，參照理論基礎進行深入探究，以全面提高系統(tǒng)信息利用率和系統(tǒng)工作效率。

參考文獻：

[1] 蔣 秀.寬輸入電壓的智能配電終端電源設計[J].電氣應用，2016，35（15）：34-37.

[2] 張 凱，杜 云.基于PLC的電源終端控制設計[J].電子設計工程，2014，22（23）：84-86.

[3] 朱吉然，唐海國，龔漢陽.配電自動化終端后備電源選型探討[J].供用電，2014，31（5）：64-69.