PLC自動化控制系統的優化設計研究

楊曉珍

摘要：目前，工業領域正在以持續不斷增長的速度向前發展著，并且其已經在我國整體經濟中占有者極為重要的比重。此外，隨著信息技術以及計算機技術的不斷發展，從而為PLC自動化控制技術的出現創造了機遇。在現階段，PLC自動化控制系統已經在我國工業領域中有所應用，并且由于其可以顯著提升生產效率，降低工人勞動強度，使得其已經被社會所關注。

關鍵詞：PLC系統;自動化控制;優化設計

引言

PLC自動化控制系統在較大程度上促進我國工業的發展，其具有一系列的優勢，可以有效優化生產過程，提升控制效果。但是，在未來的發展中，需要結合工業生產工藝要求，積極優化研究PLC自動化控制系統，從硬件優化和軟件優化兩個方面著手，完善PLC自動化控制系統的功能，提升其整體運行效率，在工業生產領域內發揮更大的價值。

1 PLC自動化控制系統的設備選型

PLC主要是對工業生產進行自動化控制，而控制規模則根據具體的生產情況而定。經過近些年的發展，在市場上出現了多種類型的PLC系統，適用于不同的生產范圍。在進行選擇時，應充分結合自身的生產實際，對被控設備的各項參數進行準確的分析，同時，還要考慮到不同廠家的品牌價值、產品服務、技術支持等因素，經過調查比較，最后選擇出最為適用的PLC系統。具體來說，可從如下幾個方面進行分析：

1.1 明確控制系統的規模

應結合自身的生產流程、控制需要來明確PLC系統的規模。一般來說，可將其分為以下幾種：初等規模，主要是應用在小規模生產過程，控制過程開關量為主;中等規模，主要是應用在生產較為復雜，閉環控制的系統中;大規模，主要是應用在生產規模比較大，實現自動化網絡控制的系統中。

1.2 確定I/O點數和類型

對于PLC系統的I/O點數和類型選擇來說，應結合總體的生產流程、復雜情況進行整體上的考慮，這對于節省成本、提高企業效益非常重要。因其電流輸出端所承載的負載有著很大的不同，所選材料也有所不同，適當的電流輸出對于系統的穩定性有著關鍵性的影響。

1.3系統編程工具的選擇

編程工具主要包括以下三種：一是，普通手持編程器，僅用于普通語句的編程，有著易操作、低成本的特點;二是，圖形編程器，主要實現的是梯形圖編程，操作方便，直觀性強，但所需成本較高;三是，計算機編程，是當前最為先進的編程工具，利用計算機技術進行編程，成本較高，但應用這種方式的效率也是最高的，可用于各種復雜的自動化控制系統。

2 PLC技術分析

PLC是一種控制芯片，在生產實踐中作為自動控制系統，將傳統機械式的工業上產進行一定的轉變，將其進行羅技術的變化，最終形成控制的控制系統。在PLC的存儲器中，通過可編程的方式進行云狀，進而執行成生產過程中會用到的必要運算、記錄或者控制等的相關操作指令，且針對具體的相應模擬量做出輸入操作，可以多工業的生產過程做出控制。即PLC技術是一種現代化的產物，結合傳統的繼電觸控技術和現代的微機技術，合二為一形成的一種現代化產物，所運用到的微機技術恰到好處的將傳統的觸控技術中存在的瑕疵加以彌補，通用性能更高、接線簡便同時能耗較低，為自動化得到更好發展發揮重要作用。

基于PLC的特點，具體來說包括：功能完善;體積非常小，比較省電;具有高度的可靠性能，在工業環境中相當適用;控制程序可變，柔性很好;同時掌握維修都比較方便等。

3 PLC自動化控制系統的優化設計

3.1硬件設計

硬件設計，是其中最重要的一個環節，對于系統運行的安全性、可靠性有著很大的影響，下面依次進行論述。

（1）輸入電路的設計。PLC在供電電源的選用上，所選擇的范圍比較廣，但是為了應對可能的干擾，需要增加相應的隔離元件，以及接地等措施來有效降低電路運行過程中產生的干擾。一般來說，電源會使用DC24V，在帶有負載的時候需要考慮容量，避免出現短路等問題，這對于保證系統的安全性以及穩定性是非常關鍵的，因為一旦發生過載現象就會對PLC的運行造成很大的影響，多數情況下電源容量是輸入功率的兩倍。

（2）輸出電路的設計。根據工業生產的需要，各類設備的開啟、停止都要經由晶體管來完成輸出，其更多的適用于高頻的動作上，反應時間短;其他情況下，則應在繼電器完成輸出，這有利于實現輸出電路的設計，對于提高系統的抗干擾能力也有一定幫助。

對兩個比較關鍵的輸出量來說，不僅在系統的內部實現互鎖，還要在其外部也實現互鎖，以提高系統運行的可靠性、穩定性。如果是一些比較常見的交流開關類型的負載形式，則需要應用中間繼電器來完成相應的驅動。

（3）抗干擾設計。隨著自動化技術的不斷發展，變頻調速裝置的應用也變得越來越廣泛，一方面改善了系統的性能，另一方面也帶來了交流電網層面的污染，以及干擾性問題，因此，在進行系統設計時還要考慮到抗干擾的問題。通常來說，會用到下面這三種方法：

一是，隔離，由于系統中出現的高頻干擾是因為其中的電容之間發生耦合而造成的，因此，就要用到超隔離變壓裝置，將中性點經過電容來進行接地;二是，屏蔽，常常會用到金屬的外殼來完成屏蔽作用，將系統安裝在金屬裝置里，再對其外殼進行接地，以隔離磁場，避免出現對信號的干擾;三是，布線，在布設線路的過程中，要注意分開強電、弱電信號，以提高系統的安全性。

3.2軟件設計

軟件的設計也是非常重要的，主要是根據相應的標準將工藝的程序圖轉換為梯形圖，過程的編寫則是其具體實現形式。在應用階段，好的設計方案是非常關鍵的。

（1）程序的設計理念。基本的程序，不但可以利用獨立的程序對簡單的生產過程進行控制與管理，還能組合成模塊化的單元程序，基本程序機構有很多種，需根據生產需要進行合理的選擇。

模塊化的程序，則是對一個總體的控制目標程序進行劃分，進而得到多個小的程序模塊，接著再逐一進行編寫、調試，最后將其組成一個完整的程序。在當前的自動化系統中，多數采用的是這種設計理念，因為各個生產模塊都有其獨立性，互相之間又有著一定的聯系，可進行修改，適用于比較復雜的生產過程。

（2）程序的設計要點。I/O點數分配，應基于從前至后的基本原則，將相關信號數據進行匯總、分析，以便于后續的維護。當然，不能重復應用一個編號。此外，系統中大量用到的內部繼電器等，也要進行集中分配。

4 結語

總之，PLC自動化控制系統對我國工業領域的發展具有非常重要的作用，隨著時代的發展和進步以及科學技術的不斷應用，應加強對PLC自動化控制系統的優化和設計，并不斷運用先進的科學技術手段對系統進行創新和完善，以有效提升整個自動化控制系統的整體運作效率。PLC自動化控制系統應該歸類于電子運行系統，其在工業領域具有極大的應用前景，設計者需要廣泛采集一線工作人員的意見和建議，將這些想法融合到設計方案之中，在整體上提升系統的可靠性、安全性和高效性。

參考文獻：

[1]馬劍.PLC自動化控制系統的優化設計研究[J].山東工業技術，2019（05）：144.

[2]姜學慶.PLC技術和PLC自動化控制系統優化設計[J].電子技術與軟件工程，2018（17）：128.

[3]曾秀英.PLC自動化控制系統優化設計分析[J].時代農機，2018，45（01）：50+52.

[4]呂偉.PLC自動化控制系統優化設計探究[J].通訊世界，2017（13）：292.

[5]袁傳信.PLC自動化控制系統優化設計探究[J].赤峰學院學報（自然科學版），2015，31（01）：58-59.

課題項目：國家教育發展研究中心成都教育改革研究基地、四川省教育廳人文社會科學重點研究基地—統籌城鄉教育發展研究中心資助項目（項目編號：TCCXJY-2018-B18）