PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計探究

袁傳信

（馬鞍山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，安徽 馬鞍山 243000）

工業(yè)自動化的水水平是衡量一個國家生產(chǎn)發(fā)展、生產(chǎn)力發(fā)展水平的一個重要指標，它對于國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的促進作用，電氣自動化作為工業(yè)自動化的一個重要組成部分，因此電氣自動化技術(shù)也是我們必須予以重視的關(guān)鍵技術(shù)之一.而基于可編程控制器基礎(chǔ)上的PLC技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展不僅大大提高了當然的電氣自動化控制水平，更是克服了以往控制系統(tǒng)的很多缺點，解決了很多技術(shù)上的難題，帶來了很大的便利，具有非常好的應(yīng)用前景，值得推廣和應(yīng)用.為了更好的加強對于PLC自動化控制系統(tǒng)的了解，更好的發(fā)揮PLC自動化控制系統(tǒng)的積極作用，本文也從PLC技術(shù)和PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的基本論述出發(fā)，對于PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容進行了分析，希望給讀者一定的啟示.

1 PLC技術(shù)和PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的基本論述

1.1 PLC技術(shù)

我們常說的PLC技術(shù)，其實是可編程控制器的一種簡稱，它是在計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新技術(shù)，本身其實也是計算機技術(shù)的一種表現(xiàn)，但是這種技術(shù)卻為當前的電子自動化生產(chǎn)創(chuàng)造出了一種專業(yè)性很強的自動化的控制器，并且日趨成熟，在電氣自動化控制中得到了不斷地應(yīng)用.盡管當前的PLC技術(shù)在原來的基礎(chǔ)上得到了很大程度的發(fā)展和改變，但是我們?nèi)詫⑵涠x為PLC.在一定的運行程序下，根據(jù)用戶的不同需求，并通過相關(guān)的軟件進行控制，按照既定的命令和順序進行處理，進而實現(xiàn)對于電氣自動化的控制.一般情況下，處理器在執(zhí)行了一條又一條命令程序中徘徊.相比傳統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)具有非常少的接線量，除了系統(tǒng)的輸入、輸出端需要進行接線以外，其他的線路一般都是不需要實際的線路進行連接的，而是僅僅通過相關(guān)的軟件進行連接.另外這種系統(tǒng)所涉及到的信息獲取、處理和存儲都是按照既定的程序進行的，一般情況下是不需要進行調(diào)整和變化的.

和普通的計算機相比，PLC自動化控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也包括電源、處理器、存儲器以及相應(yīng)的功能處理模塊，每一個組成部分都是系統(tǒng)得以運行的基礎(chǔ)，都對PLC的作用發(fā)揮十分關(guān)鍵.其中的電源組件更是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它更是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，一旦電源不能夠正常工作，其他的一切功能都難以實現(xiàn).另外處理器是系統(tǒng)的核心，主要負責(zé)數(shù)據(jù)的處理和相應(yīng)信息的轉(zhuǎn)化，它對于系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在其強大的處理功能上.在復(fù)雜的電氣自動化的控制環(huán)境下，個功能模塊以及系統(tǒng)組件的相互作用、相互配合是進行自動化控制的重要保證.

1.2 PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的基本論述

對于PLC控制系統(tǒng)來說，每一種控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計都是為了滿足被控制對象的基本工藝要求，都是為了更好的提高自動化控制水平和生產(chǎn)的質(zhì)量和效率.但是在PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程中，除了要按照一定的生產(chǎn)工藝要求以外，還應(yīng)遵循一定的優(yōu)化設(shè)計原則，以下將作簡單的分析.

（1）要最大限度的滿足被控制對象的基本工藝要求，這是優(yōu)化設(shè)計的最基本原則.在對于PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計之前，應(yīng)該對于控制系統(tǒng)的基本用途和重要應(yīng)用環(huán)境等進行必要的調(diào)查研究，并且搜集和整理相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，通過這些準備工作與專業(yè)的設(shè)計人員形成一份詳細的優(yōu)化設(shè)計方案，同時還要協(xié)同各方面關(guān)系，積極解決設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題.

（2）在不影響PLC自動化控制系統(tǒng)基本使用功能的前提下，要盡可能的對于優(yōu)化設(shè)計方案進行優(yōu)化，力求以更簡單的設(shè)計達到最佳的控制效果，從而實現(xiàn)既經(jīng)濟合理又簡單方便的優(yōu)化設(shè)計方案.

（3）在控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的過程中，還應(yīng)該始終保證安全、可靠這一條設(shè)計主線，保證PLC自動化控制系統(tǒng)效率和質(zhì)量不斷提升的過程中，還應(yīng)該努力保證系統(tǒng)的使用安全和可靠.

（4）PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的主要目的就是提高生產(chǎn)效率，這個過程需要伴隨著很多工藝和生產(chǎn)路線的的改進，其中在PLC容量的選擇過程中，應(yīng)該堅持和實際緊密聯(lián)系在一起，合理確定容量，應(yīng)該留有適當?shù)挠嗟匾驯蝗展穬?yōu)化改造使用.

2 PLC自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

2.1 PLC自動化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

硬件設(shè)計是自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，同時也是保證PLC自動化控制系統(tǒng)安全可靠運行的重要組成部分，硬件設(shè)計主要包括輸入電路設(shè)計和輸出電路設(shè)計以及抗干擾設(shè)計三個部分，以下也將作簡單的論述和分析.

2.1.1 PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計分析

對于PLC自動化控制系統(tǒng)的輸入電源來說，供電電源的電壓一般是AC85-240V，這種供電電源的適應(yīng)范圍比較廣，因此應(yīng)用也比較多.而為了更好的減少外界環(huán)境對于電源的干擾，我們應(yīng)該在電源上面安裝必要的電源凈化原件，其中最主要的則是電源濾波器以及隔離變壓器.而在隔離變壓器的使用過程中，我們可以引入雙層隔離技術(shù)，這樣可以通過屏蔽層的減少高低頻脈沖干擾.對于輸入電路的設(shè)計，一般采用DC 24V的輸入電源，但是如果電源帶有負載時，一定要注重電源的容量，同時要做好電源的短路防護的準備工作，這對于保障系統(tǒng)的正常安全運行是非常重要的.另外，一般情況下輸入電源的容量是輸入功率的兩倍以上，在設(shè)計時還應(yīng)該在電源之路或是適當位置安裝專門的熔絲來保證電路的安全.

2.1.2 PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計

在輸出電路設(shè)計時，首先應(yīng)該根據(jù)基本的生產(chǎn)工藝要求，做好相關(guān)的電路設(shè)計準備工作，其中的輸出電路所需要的各種指示燈以及變頻器的控制和調(diào)速應(yīng)該使用晶體管進行輸出，特別是頻率過高的PLC控制系統(tǒng)更是需要晶體管作為支撐.而當頻率過低時，我們則首選繼電器作為輸出，不僅設(shè)計簡單，而且也可以提升系統(tǒng)的負載能力.另外對于一些帶有輸出帶電磁線圈的輸出電路來說，為了防止浪涌電流的沖擊，在設(shè)計時應(yīng)該在直流感性負載的旁邊接上續(xù)流二極管，它可以吸收浪涌電流，達到有效保護PLC的目的.

2.1.3 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和工業(yè)自動化程度的不斷加深，如何更好的降低外界因素對于PLC的干擾，已經(jīng)成為了優(yōu)化設(shè)計PLC自動化控制系統(tǒng)的重要內(nèi)容.目前晶閘管以及變頻調(diào)速設(shè)置的廣泛應(yīng)用在帶來系統(tǒng)功能不斷強化同時，也帶來了更多的污染以及相關(guān)干擾問題，而控制系統(tǒng)的防干擾設(shè)計也是我們優(yōu)化設(shè)計時必須解決的問題.對于PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計，一般主要采用以下三種抗干擾方式.

一是隔離，隔離是解決干擾的最直接方式.由于PLC自動化控制系統(tǒng)中的高頻干擾都是由于原副邊繞組之間的分布電容耦合而成的，因此我們可以直接采用1:1的超隔離變壓器對于高頻干擾進行隔離，以此來達到抗干擾的目的；二是屏蔽，屏蔽是阻斷干擾源傳播的抗干擾方式.對于PLC控制系統(tǒng)來說，可以將其直接置于金屬柜之中，金屬柜可以對靜電和磁場起到很好的屏蔽作用；三是布線，這是分散干擾的重要方式，比如將原來的強電動力線路以及弱電信號線進行分開走線，這也可以起到良好的抗干擾效果.

2.2 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

在進行硬件設(shè)計的同時可以著手軟件的設(shè)計工作.軟件設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，這是PLC應(yīng)用的最關(guān)鍵的問題，程序的編寫是軟件設(shè)計的具體表現(xiàn).在控制工程的應(yīng)用中，良好的軟件設(shè)計思想是關(guān)鍵，優(yōu)秀的軟件設(shè)計便于工程技術(shù)人員理解掌握、調(diào)試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護.PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計思想.由于生產(chǎn)過程控制要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序.基本程序既可以作為獨立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序.把一個總的控制目標程序分成多個具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個完成總?cè)蝿?wù)的完整程序，這種方法叫做模塊化程序設(shè)計，這種設(shè)計思想和方法對于系統(tǒng)的軟件設(shè)計作用極大.

3 結(jié)束語

PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下的電子操作系統(tǒng)，能夠在無任何保護措施的工作情況下使用.但是當其工作環(huán)境過分惡劣或者充滿了電磁干擾的時候，程序便會出現(xiàn)運行錯誤，這將導(dǎo)致設(shè)備失靈乃至殃及整個系統(tǒng).這將要求廠家提高PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠，提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力另一方面設(shè)計、安裝和使用維護也要多加重視，多方合作消除干擾.由此對于PLC自動化控制系統(tǒng)進行進一步優(yōu)化設(shè)計也顯得尤為重要.PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計作為一項系統(tǒng)性非常強的系統(tǒng)化工程，其影響因素也是多方面，而要想實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計和改進還需要在反復(fù)的實踐和設(shè)計的過程中不斷地進行總結(jié)和優(yōu)化.本文主要是從系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面對于控制系統(tǒng)的優(yōu)化進行分析的，其中很多都是在工作中總結(jié)出來的經(jīng)驗，僅供大家參考.

〔1〕高尚軍,高杰.PLC自動化控制優(yōu)化探析[J].科技傳播,2013（09）:29+4.

〔2〕王玉鐸.PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計探究[J].中國科技投資,2013（Z4）:111.

〔3〕汪陽.淺析對PLC的自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[J].科技風(fēng),2008（11）:83.

〔4〕何富其.基于PLC的自動化控制系統(tǒng)的配置及組態(tài)分析[J].制造業(yè)自動化,2011（06）:64-66.

〔5〕李懷智.試析PLC自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011（11）:144.