工業自動化生產過程中PLC控制系統的設計方法

高軼興

摘 要： PLC控制系統是一種工業控制系統產品，隨著機械和生產技術的發展，PLC控制系統得到了全面的應用，因此通過本文對工業自動化生產過程中PLC控制系統設計方法的分析，可以讓PLC控制系統得到進一步的發展。首先簡單了解了PLC控制系統的基本原則，然后從選型方法、輸出回路、輸入回路、外部驅動、網絡擴展、其他注意等方面進行全面的分析設計，因此明確PLC控制系統的設計內容，為相關人員提供的參考。

關鍵詞： 選型方法；輸出回路；輸入回路

引言：隨著工業自動化的全面發展以及生產技術的進步，PLC控制系統得到了廣泛的應用，在微電子技術和計算機技術的支持下，PLC控制系統功能得到了全面的提高。但是從現階段，PLC控制系統的應用情況來看，實用功能方面還可以得到進一步的強化，以此促進PLC控制系統在工業自動化中得到全面的發展，繼而提高PLC控制系統的應用效果，讓其成為適應現代工業化發展的全新型控制器，推動工業自動化水平的提升。

一、PLC控制系統的基本原則

PLC控制系統的核心為PLC控制技術，系統可以分為三個部分，分別為PLC、輸入設備、輸出設備，系統設計主要圍繞著PLC控制系統程序展開，考慮到PLC控制系統應用的環境不同，工藝流程也各不相同，因此首先要簡單了解PLC控制系統的基本原則。第一，PLC控制系統要考慮到I/O點數，根據控制系統中輸入設備、輸出設備等個數，確定點數。第二，根據點數的不同，確定內存容量，在選擇內存容量時，留出一定的余量。第三，提高編程技巧，以此縮短程序，節省空間，并且考慮控制系統和PLC功能結構之間的合理性。第四，企業內應該為同一類型的PLC控制系統，以此保證不同的管理內容都可以進行應用。只有滿足以上四點基礎原則，才能夠展開具體的探索。

二、PLC控制系統的設計內容

（一）PLC選型方法

在簡單了解了PLC控制系統的基本原則后，就可以確定具體的選型方法，以此為后期的設計提供思路，首先要確定系統規模，常見的PLC控制系統規模有兩種，一種為PLC單機控制，一種為PLC形成網絡。其次要確定計算得到PLC控制系統的輸入輸出點數，并且在實際點數的基礎上，留出一定的余量。最后，要確定負載類型，根據PLC輸出端負載類型以及輸出電的動作頻率，確定輸出方式。此外還要選擇合適的編程器，確定系統的存儲容量和存儲速度，以此保證選擇的PLC控制系統產品合理，符合工業自動化需求。

（二）輸出回路設計

輸出回路設計可以從繼電器、晶閘管、晶體管這三個方面進行，通過繼電器輸出，對不同公共點之間的交直流負載，且電壓也可以有多種不同，最大可以達到2A/點，但是因為繼電器壽命限制，完全不適用于高頻動作。晶閘管和晶體管輸出，可以響應不同的動作，其中晶閘管的最大負載能力為0.2A/點，最大輸出負載電流為0.5A/點，二者都適應高頻動作，其中晶閘管的響應時間為1ms。需要注意的是，當系統輸出頻率為6次/min以下時，應該由繼電器進行輸出，頻率為10次/min以下時，除了繼電器輸出之外，還可以采用PLC輸出驅動達林頓三極管，以此保證負載驅動。

（三）輸入回路設計

輸入回路設計應該包括四個部分，分別為：電源回路、內外部直流電源、輸入靈敏度。PLC控制系統中供電電源為85-240VAC，而且為防止干擾，還會額外安裝電源的凈化元件，比如電源濾波器等設備。此外，PLC上24V直流電源和外部24V直流電源，容量較小，因此要注意容量，并且加強防短路措施設備，而輸入回路中外部24V直流電源主要用接近開關、光電開關，以此避免對PLC控制系統造成影響。此外，還需要注意的是兩個電源的負端都不要和COM端相連接，否則會對PLC控制系統運行造成影響。而輸入靈敏度中，考慮到不同廠家對輸入端電壓電流的要求各不相同，因此在實際應用過程中，如果串有二極管或者電阻，就會引發誤動作，繼而導致弱電流輸入器件下降，以此選用共漏型輸入的PLC控制系統，輸入的元件公共點電位為負。

（四）網絡擴展設計

除了以上四個方面以外，在設計PLC控制系統時，還需要考慮到PLC的網絡設計和擴展模塊。當PLC控制系統規模較大時，就需要選用擴展模塊，對不同公司產品而言，系統總點數和擴展模塊都有著較為嚴格的要求，如果在擴展模塊的基礎上，還需要進一步擴展系統，就可以采用網絡結構，以此為用戶產品開發提供便捷性。而在PLC控制系統進行網絡設計時，整體難度較大，需要考慮的內容較多，針對不同的指令以及指令執行技術速度也會相對加快，包括通信接口、通信數據、數據傳輸速度等內容。

（五）其他注意事項

上文中，從選型方法入手，針對PLC控制系統中輸出輸入回路等系統內部組成部分，進行了全面的分析，但是在PLC控制系統的設計工作中，還有幾點內容需要引起重視。第一，PLC控制系統中的電源應該選用線徑大于2mm2的雙絞線，如果選用了擴展單元，就要和擴展單元共用一個開關；第二，PLC控制系統接地端不需要接地，如果必須要接地，要采用標準線徑2mm2，螺釘4mm2，輸入信號長度不要超過30m，其中輸入、輸出之間的走線并且和200mm以上的線路保持距離，此外，外部驅動電路也需要引起注意。

總結：綜上所述，PLC控制系統是工業自動化中的核心內容，這種基于計算機技術而形成的計算機控制技術，能夠有效推動工業生產效率，保證工業生產質量，但是新時期的PLC控制系統還需要得到更進一步的完善，以此讓工業生產技術得到全面的發展。對于控制設備和控制技術而言，提高生產效率，保證產品質量，因此要讓PLC控制系統發揮出其本身的優勢，可以應用到不同的環境中，并保證系統的性價比和操作性。

參考文獻

[1]張嘎.工業自動化生產過程中PLC控制系統的設計方法[J].數字技術與應用，2018，36（03）：12-13.

[2]宋文豪.PLC控制系統干擾及抗干擾措施研究[J].中國戰略新興產業，2018（08）：109.