PLC自动化控制系统优化设计探究

袁传信

（马鞍山职业技术学院 电气工程系，安徽 马鞍山 243000）

摘 要：科学技术的不断发展，使得各种新的技术系统层出不穷，并在各个领域都发挥了重要的作用，其中目前人们热议的一个话题就是电气自动化控制系统，它对于提高生产效率，促进生产力的发展具有重要性意义，但是就一些传统的电气自动化控制系统来说，其连接和处理需要采用很多的连接线才能够实现，这不仅使得系统的建立需要消耗很多的人力、物力、财力，而且不利于统一管理，高效维护，各种故障短路等问题一直阻碍着系统的正常工作运行，给生产效率带来了影响.近年来，基于电气自动化控制化技术以及先进的计算机控制技术基础之上发展而来的PLC自动化控制系统也得到了迅速的发展，并积极运用于很多的领域，并在其中充当着重要的角色.在这种背景下，对于PLC自动化控制系统优化设计进行研究和分析具有重要的现实意义.

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关键词 ：PLC；自动化控制系统；优化设计；探究

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）01-0058-02

工业自动化的水水平是衡量一个国家生产发展、生产力发展水平的一个重要指标，它对于国民经济的发展具有重要的促进作用，电气自动化作为工业自动化的一个重要组成部分，因此电气自动化技术也是我们必须予以重视的关键技术之一.而基于可编程控制器基础上的PLC技术的产生与发展不仅大大提高了当然的电气自动化控制水平，更是克服了以往控制系统的很多缺点，解决了很多技术上的难题，带来了很大的便利，具有非常好的应用前景，值得推广和应用.为了更好的加强对于PLC自动化控制系统的了解，更好的发挥PLC自动化控制系统的积极作用，本文也从PLC技术和PLC自动化控制系统优化设计的基本论述出发，对于PLC自动化控制系统优化设计的主要内容进行了分析，希望给读者一定的启示.

1 PLC技术和PLC自动化控制系统优化设计的基本论述

1.1 PLC技术

我们常说的PLC技术，其实是可编程控制器的一种简称，它是在计算机技术基础上发展而来的一种新技术，本身其实也是计算机技术的一种表现，但是这种技术却为当前的电子自动化生产创造出了一种专业性很强的自动化的控制器，并且日趋成熟，在电气自动化控制中得到了不断地应用.尽管当前的PLC技术在原来的基础上得到了很大程度的发展和改变，但是我们仍将其定义为PLC.在一定的运行程序下，根据用户的不同需求，并通过相关的软件进行控制，按照既定的命令和顺序进行处理，进而实现对于电气自动化的控制.一般情况下，处理器在执行了一条又一条命令程序中徘徊.相比传统的电气自动化控制系统，PLC控制系统具有非常少的接线量，除了系统的输入、输出端需要进行接线以外，其他的线路一般都是不需要实际的线路进行连接的，而是仅仅通过相关的软件进行连接.另外这种系统所涉及到的信息获取、处理和存储都是按照既定的程序进行的，一般情况下是不需要进行调整和变化的.

和普通的计算机相比，PLC自动化控制系统的内部结构也包括电源、处理器、存储器以及相应的功能处理模块，每一个组成部分都是系统得以运行的基础，都对PLC的作用发挥十分关键.其中的电源组件更是控制系统的基础，它更是关键中的关键，一旦电源不能够正常工作，其他的一切功能都难以实现.另外处理器是系统的核心，主要负责数据的处理和相应信息的转化，它对于系统的作用主要体现在其强大的处理功能上.在复杂的电气自动化的控制环境下，个功能模块以及系统组件的相互作用、相互配合是进行自动化控制的重要保证.

1.2 PLC自动化控制系统优化设计的基本论述

对于PLC控制系统来说，每一种控制系统的优化设计都是为了满足被控制对象的基本工艺要求，都是为了更好的提高自动化控制水平和生产的质量和效率.但是在PLC自动化控制系统优化设计过程中，除了要按照一定的生产工艺要求以外，还应遵循一定的优化设计原则，以下将作简单的分析.

（1）要最大限度的满足被控制对象的基本工艺要求，这是优化设计的最基本原则.在对于PLC自动化控制系统优化设计之前，应该对于控制系统的基本用途和重要应用环境等进行必要的调查研究，并且搜集和整理相关的数据资料，通过这些准备工作与专业的设计人员形成一份详细的优化设计方案，同时还要协同各方面关系，积极解决设计过程中出现的问题.

（2）在不影响PLC自动化控制系统基本使用功能的前提下，要尽可能的对于优化设计方案进行优化，力求以更简单的设计达到最佳的控制效果，从而实现既经济合理又简单方便的优化设计方案.

（3）在控制系统优化设计的过程中，还应该始终保证安全、可靠这一条设计主线，保证PLC自动化控制系统效率和质量不断提升的过程中，还应该努力保证系统的使用安全和可靠.

（4）PLC自动化控制系统优化设计的主要目的就是提高生产效率，这个过程需要伴随着很多工艺和生产路线的的改进，其中在PLC容量的选择过程中，应该坚持和实际紧密联系在一起，合理确定容量，应该留有适当的余地已被日狗优化改造使用.

2 PLC自动化控制系统的优化设计

2.1 PLC自动化控制系统的硬件设计

硬件设计是自动化控制系统优化设计的一个重要环节，同时也是保证PLC自动化控制系统安全可靠运行的重要组成部分，硬件设计主要包括输入电路设计和输出电路设计以及抗干扰设计三个部分，以下也将作简单的论述和分析.

2.1.1 PLC控制系统的输入电路设计分析

对于PLC自动化控制系统的输入电源来说，供电电源的电压一般是AC85-240V，这种供电电源的适应范围比较广，因此应用也比较多.而为了更好的减少外界环境对于电源的干扰，我们应该在电源上面安装必要的电源净化原件，其中最主要的则是电源滤波器以及隔离变压器.而在隔离变压器的使用过程中，我们可以引入双层隔离技术，这样可以通过屏蔽层的减少高低频脉冲干扰.对于输入电路的设计，一般采用DC 24Ｖ的输入电源，但是如果电源带有负载时，一定要注重电源的容量，同时要做好电源的短路防护的准备工作，这对于保障系统的正常安全运行是非常重要的.另外，一般情况下输入电源的容量是输入功率的两倍以上，在设计时还应该在电源之路或是适当位置安装专门的熔丝来保证电路的安全.

2.1.2 PLC控制系统的输出电路设计

在输出电路设计时，首先应该根据基本的生产工艺要求，做好相关的电路设计准备工作，其中的输出电路所需要的各种指示灯以及变频器的控制和调速应该使用晶体管进行输出，特别是频率过高的PLC控制系统更是需要晶体管作为支撑.而当频率过低时，我们则首选继电器作为输出，不仅设计简单，而且也可以提升系统的负载能力.另外对于一些带有输出带电磁线圈的输出电路来说，为了防止浪涌电流的冲击，在设计时应该在直流感性负载的旁边接上续流二极管，它可以吸收浪涌电流，达到有效保护PLC的目的.

2.1.3 PLC控制系统的抗干扰设计

科学技术的不断发展和工业自动化程度的不断加深，如何更好的降低外界因素对于PLC的干扰，已经成为了优化设计PLC自动化控制系统的重要内容.目前晶闸管以及变频调速设置的广泛应用在带来系统功能不断强化同时，也带来了更多的污染以及相关干扰问题，而控制系统的防干扰设计也是我们优化设计时必须解决的问题.对于PLC控制系统的抗干扰设计，一般主要采用以下三种抗干扰方式.

一是隔离，隔离是解决干扰的最直接方式.由于PLC自动化控制系统中的高频干扰都是由于原副边绕组之间的分布电容耦合而成的，因此我们可以直接采用1:1的超隔离变压器对于高频干扰进行隔离，以此来达到抗干扰的目的；二是屏蔽，屏蔽是阻断干扰源传播的抗干扰方式.对于PLC控制系统来说，可以将其直接置于金属柜之中，金属柜可以对静电和磁场起到很好的屏蔽作用；三是布线，这是分散干扰的重要方式，比如将原来的强电动力线路以及弱电信号线进行分开走线，这也可以起到良好的抗干扰效果.

2.2 PLC控制系统的软件设计

在进行硬件设计的同时可以着手软件的设计工作.软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC应用的最关键的问题，程序的编写是软件设计的具体表现.在控制工程的应用中，良好的软件设计思想是关键，优秀的软件设计便于工程技术人员理解掌握、调试系统与日常系统维护.PLC控制系统的程序设计思想.由于生产过程控制要求的复杂程度不同，可将程序按结构形式分为基本程序和模块化程序.基本程序既可以作为独立程序控制简单的生产工艺过程，也可以作为组合模块结构中的单元程序.把一个总的控制目标程序分成多个具有明确子任务的程序模块，分别编写和调试，最后组合成一个完成总任务的完整程序，这种方法叫做模块化程序设计，这种设计思想和方法对于系统的软件设计作用极大.

3 结束语

PLC是一种专门在工业环境下的电子操作系统，能够在无任何保护措施的工作情况下使用.但是当其工作环境过分恶劣或者充满了电磁干扰的时候，程序便会出现运行错误，这将导致设备失灵乃至殃及整个系统.这将要求厂家提高PLC控制系统的稳定性和可靠，提高控制系统的抗干扰能力另一方面设计、安装和使用维护也要多加重视，多方合作消除干扰.由此对于PLC自动化控制系统进行进一步优化设计也显得尤为重要.PLC控制系统的优化设计作为一项系统性非常强的系统化工程，其影响因素也是多方面，而要想实现最优化的设计和改进还需要在反复的实践和设计的过程中不断地进行总结和优化.本文主要是从系统硬件设计和软件设计两个方面对于控制系统的优化进行分析的，其中很多都是在工作中总结出来的经验，仅供大家参考.

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