PLC自动化控制系统优化设计探究

关靖

摘 要 随着我国科学技术不断发展，当今PLC自动化控制系统在各个领域中的应用愈加广泛。为了能够进一步发挥PLC技术的作用，科学设计PLC自动化控制系统可以加强系统运行效率和质量。基于此，本文首先阐述PLC技术含义，分析PLC自动化控制系统设计原则，最后探究PLC自动化控制系统优化设计方案。

关键词 PLC;自动化控制系统;优化设计;原则

引言

工业自动化是我国各行各业发展的必然趋势，有助于实现现代化工业生产模式。其中，基于可编程控制器基础上的PLC技术在很大程度上提升了电气自动化控制水平，克服了传统人工控制形式的缺陷，突破了技术瓶颈，提高了工业生产效率，应用前景十分广泛。为了能够进一步发挥PLC自动化控制系统的应用效能，要不断优化设计PLC自动化控制系统，做好系统的内部调试工作，加强内部结构的协调性，充分发挥PLC自动化控制系统的实质性作用。

1PLC相关阐述

PLC是指可编程逻辑控制器，作为一种数字操作电子装置，通过数字化技术进行控制，可以满足现代化工业生产要求。PLC系统主要分为6个部分，包括电源、中央控制器、存储器、通信模块、功能模块、接口[1]。存储器具备可编程功能，可以存储数据以及执行操作口令，如计算运算、顺序运算等。数据识别、传输功能通过识别0和1组成代码实现，在完成识别、传输工作之后吓到操作口令，如开关管控、电磁阀控制等，达到自动化控制目的。想要充分发挥PLC自动化控制功能的关键就是合理选择PLC设备以及科学编程，从而极大的提升电气自动化控制质量。

2PLC自动化控制系统设计原则

PLC自动化控制系统设计必须要遵循工业生产标准，从而提高工业生产效率和质量。这就需要在PLC自动化控制系统设计中遵循以下几个原则：

（1）最大限度上满足电气自动化生产需求，设计前进行现场研究工作，获取相关信息资料，加强与操作人员的联系与配合，合力制定PLC自动控制系统方案，针对设计方案问题不断优化。

（2）在满足自动化控制基础上，确保整个自动化系统的经济性、便捷性、科学性。

（3）确保整个自动化系统运行安全、可靠。

（4）采取超前设计方案，结合生产工艺未来发展方向，选择比当前自动化系统需求更大的容量，留有一定的系统空间冗余。

3PLC自动化控制系统优化设计

3.1 硬件系统优化设计

硬件系统关乎着整个PLC控制系统功能性、安全性。可以从输入、输出、抗干扰三个方面出发：

（1）输入电路

PLC电源适用范围较为宽泛，为了减少干扰影响，还要增设电源滤波器、隔离变压器等。其中，隔离变压器采用双隔离类型，也就是初级线圈、次级线圈都要与初级电气中性点接地，次级线圈还要与屏蔽层输入电路接地，从而减少高低频脉冲影响。在输入电路电源选择中要注意容量，做好预防短路工作，确保PLC系统运行安全。在电源支路上增设熔丝，一旦短路可以自动切断线路。

（2）输出电路

结合电子自动化工业生产标准，变频器、指示灯等均采用晶体管输出，晶体管可以适应系统的高频动作，延迟很短。如果系统输出频率低于6次/min，主要选择继电器输出，让系统结构设计更加简单，同时可以提升系统负载性能、抗干扰能力。如果系统输出电磁线圈，PLC输出系统会受到负载断电时的浪涌冲击，这就需要对负载处增设二极管，同时与浪涌吸收器连接，避免PLC系统遭受损坏。在PLC扫描频率不足10次/min时，可以采用输出驱动中间继电器、固态继电器以及继电器输出。为了确保PLC系统运行的安全可靠性，两个重要输出量不仅要在内部互锁，也要在外部互锁。

（3）抗干扰设计

如今PLC自动化控制系统中的变频器、晶闸管应用十分广泛，这就需要带来了很多干扰问题，所以必须要做好抗干扰优化设计工作。首先是隔离措施。由于原副边绕组之间分布电容耦合会产生干扰电磁波，可以采用隔离变压器，中性点通过电容之后接地处理。其次是屏蔽。主要是借助金属外壳进行屏蔽，从而保护PLC系统。金属外壳接地处理可以屏蔽磁场与静电，降低辐射干扰。最后是布线。强电和弱电分线路布置，保持二者之间有一定距离。使用双绞线屏蔽线缆用作模拟信号传输线路。

3.2 软件系统优化设计

（1）程序设计

为了能够提升PLC系统的适应性，可以将程序划分为基本程序、模块化程序。其中，基本程序可以控制简单的系统工艺，也可以构成模块化的单元程序。大体上可以将基本程序划分为顺序结构、条件分支结构、循环结构。模块化程序的主要是将多个任务分别设定为程序模块，借助调试和编程工作在统一平台上完成这些模块程序的整合[2]。如今，PLC自动化控制系统均采用了模块化程序设计方案，可以保持模块的独立性，相互功能转化也更加简单，系统调试更加方便。

在PLC系统优化设计中，I/O分配主要是通过PLC设备控制，根据电气自动化生产流程，有效到大排列I/O点数。设计中尽可能将每个设备的I/O信号集中编址，有助于提升维护工作的便捷性。统一对计数器、计时器进行编号，但不能使用相同编号。统一对系统内部继电器、中間标志进行编号，并做好分配工作。在编址工作完成之后，将I/O中的继电器、中间标志位置罗列，确保有相关输出器件，连续安排输出地址。

（2）系统编程

系统编程过程中必须要确保逻辑关系的简洁性，可以更好地输入编程内容，减少内存占用量和扫描时间。当今的新型PLC触点均可以重复使用，所以必须要考虑复杂编程减少触点使用频率。在相同继电器的一个程序中使用两次称之为双线圈输出，而双线圈输入方法的误动概率较高，所以尽可能不重复利用线圈。如果必须要采用双线圈设计方案，则要采用位置、复位操作。对于非核心设备，设计中可以利用触点串联再与PLC输入端连接，也可以在编程时减少I/O点数，降低系统空间占用量。如想要用一个按钮实现设备启、停功能，就可以利用二分频技术实现[3]。

模块化系统设计十分灵活，设计中可以用一个模块将正反自锁、互锁转程序同时封装，在一个模块中同时封装正反转点动。这样在PLC程序可以充分调用该模块，不仅大大减少了编程工作量，同时内存占用量也非常小。该编程方法有利于大型PLC自动化的工程设计。

在编程工作完成之后，要对输入端子进行检测，输入端子指示灯正常显示表明系统正常。在系统调试中，将电源、电路端子连接，在PLC系统中加载程序，正常运行PLC系统进行系统调试完成最后工作。

4结束语

综上所述，PLC技术在当今自动化领域中的应用愈加广泛，为了充分发挥PLC技术性能，要有步骤、有顺序地进行PLC系统设计，通过反复设计不断优化系统结构，提升PLC系统集成性、减少资源占用空间，实现PLC系统安全、稳定、高效运行。

参考文献

[1] 李军，张春龙.谈PLC自动化控制系统优化设计[J].中国新技术新产品，2010（2）：121-122.

[2] 刘鹏魁.PLC自动化控制系统优化设计[J].化工设计通讯， 2017（11）：966-968.

[3] 尹爽.PLC自动化控制系统优化设计[J].电子技术与软件工程， 2017（12）：145-147.