PLC自动化控制系统的优化设计

PLC自动化控制系统的优化设计

张泽余

（湖北省汉江崔家营航电枢纽管理处湖北省襄阳市441000）

摘要：随着经济社会的飞速发展，传统的生产技术模式逐渐无法适应社会高速发展的需要，对自动化生产的研究已成为当前的重要课题，特别是PLC自动化系统在工业生产中的应用，对生产效率以及生产质量的提升起到了关键的推动作用。因此，本文就PLC自动化控制系统的优化设计展开研究，希望为促进我国工业生产技术的发展提供一定参考。

关键词：PLC自动化；控制系统；优化设计

近年来，随着科学技术的不断进步，现代化的生产技术模式逐渐得到应用，尤其是PLC自动化控制系统在工业生产中的应用正在变得越来越广泛。PLC将计算机技术与自动化的生产技术结合起来，有效的提高了生产效率，并且进一步加快了产品的更新速度，已成为自动化生产中的重要一环。本文从多个方面对PLC自动化控制系统的优化设计进行了研究。

1PLC自动化控制系统的设备选型

PLC主要是对工业生产进行自动化控制，而控制规模则根据具体的生产情况而定。经过近些年的发展，在市场上出现了多种类型的PLC系统，适用于不同的生产范围。在进行选择时，应充分结合自身的生产实际，对被控设备的各项参数进行准确的分析，同时，还要考虑到不同厂家的品牌价值、产品服务、技术支持等因素，经过调查比较，最后选择出最为适用的PLC系统。具体来说，可从如下几个方面进行分析：.

1.1明确控制系统的规模

应结合自身的生产流程、控制需要来明确PLC系统的规模。一般来说，可将其分为以下几种：初等规模，主要是应用在小规模生产过程，控制过程开关量为主；中等规模，主要是应用在生产较为复杂，闭环控制的系统中；大规模，主要是应用在生产规模比较大，实现自动化网络控制的系统中。

1.2确定I/O点数和类型

对于PLC系统的I/O点数和类型选择来说，应结合总体的生产流程、复杂情况进行整体上的考虑，这对于节省成本、提高企业效益非常重要。因其电流输出端所承载的负载有着很大的不同，所选材料也有所不同，适当的电流输出对于系统的稳定性有着关键性的影响。

1.3系统编程工具的选择

编程工具主要包括以下三种：一是，普通手持编程器，仅用于普通语句的编程，有着易操作、低成本的特点；二是，图形编程器，主要实现的是梯形图编程，操作方便，直观性强，但所需成本较高；三是，计算机编程，是当前最为先进的编程工具，利用计算机技术进行编程，成本较高，但应用这种方式的效率也是最高的，可用于各种复杂的自动化控制系统。

2PLC自动化控制系统的优化设计

2.1硬件设计

硬件设计，是其中最重要的一个环节，对于系统运行的安全性、可靠性有着很大的影响，下面依次进行论述。

（1）输入电路的设计。PLC在供电电源的选用上，所选择的范围比较广，但是为了应对可能的干扰，需要增加相应的隔离元件，以及接地等措施来有效降低电路运行过程中产生的干扰。一般来说，电源会使用DC24V，在带有负载的时候需要考虑容量，避免出现短路等问题，这对于保证系统的安全性以及稳定性是非常关键的，因为一旦发生过载现象就会对PLC的运行造成很大的影响，多数情况下电源容量是输入功率的两倍。

（2）输出电路的设计。根据工业生产的需要，各类设备的开启、停止都要经由晶体管来完成输出，其更多的适用于高频的动作上，反应时间短；其他情况下，则应在继电器完成输出，这有利于实现输出电路的设计，对于提高系统的抗干扰能力也有一定帮助。

对两个比较关键的输出量来说，不仅在系统的内部实现互锁，还要在其外部也实现互锁，以提高系统运行的可靠性、稳定性。如果是一些比较常见的交流开关类型的负载形式，则需要应用中间继电器来完成相应的驱动。

（3）抗干扰设计。随着自动化技术的不断发展，变频调速装置的应用也变得越来越广泛，一方面改善了系统的性能，另一方面也带来了交流电网层面的污染，以及干扰性问题，因此，在进行系统设计时还要考虑到抗干扰的问题。通常来说，会用到下面这三种方法：

一是，隔离，由于系统中出现的高频干扰是因为其中的电容之间发生耦合而造成的，因此，就要用到超隔离变压装置，将中性点经过电容来进行接地；二是，屏蔽，常常会用到金属的外壳来完成屏蔽作用，将系统安装在金属装置里，再对其外壳进行接地，以隔离磁场，避免出现对信号的干扰；三是，布线，在布设线路的过程中，要注意分开强电、弱电信号，以提高系统的安全性。

2.2软件设计

软件的设计也是非常重要的，主要是根据相应的标准将工艺的程序图转换为梯形图，过程的编写则是其具体实现形式。在应用阶段，好的设计方案是非常关键的。

（1）程序的设计理念。基本的程序，不但可以利用独立的程序对简单的生产过程进行控制与管理，还能组合成模块化的单元程序，基本程序机构有很多种，需根据生产需要进行合理的选择。

模块化的程序，则是对一个总体的控制目标程序进行划分，进而得到多个小的程序模块，接着再逐一进行编写、调试，最后将其组成一个完整的程序。在当前的自动化系统中，多数采用的是这种设计理念，因为各个生产模块都有其独立性，互相之间又有着一定的联系，可进行修改，适用于比较复杂的生产过程。

（2）程序的设计要点。I/O点数分配，应基于从前至后的基本原则，将相关信号数据进行汇总、分析，以便于后续的维护。当然，不能重复应用一个编号。此外，系统中大量用到的内部继电器等，也要进行集中分配。

3系统程序的调试工作

3.1I/O端子测试

一是，采用手工作业的形式对系统的输入端子依次进行验证，相应的指示灯点亮，则代表了正常；否则，就要对接线、I/O点等进行检查。二是，编写程序，在电源正常的前提下，利用程序来对系统中的输出端子进行检查，确认指示灯是否正常，相应的指示灯点亮，则代表了正常，否则，就要对接线、I/O点等进行检查。

3.2系统调试

系统调试，主要指的是根据运行要求将系统的电源、电路等连接好，并将其同现场的外部装置连接好，接着再进行相关程序的加载，通过运行对系统性能进行调试。一般来说，应将管理单元设置为正常模式，运行足够的时间，以及时的发现问题与不足，并提出相应的解决办法。当然，在开始调试前，应将系统的各个组成部分进行全面检查，确保无问题后，才能开启电源。

4结束语

总的来说，PLC控制系统在工业生产中得到了非常广泛的运用，其将计算机技术与自动化技术进行了充分结合，有效地提高了生产效率，并且进一步加快了产品的更新速度。通过在工业设备生产与自动化成产中的应用，已成为当前最为先进的生产控制系统。研究表明，PLC控制系统是一项系统性的工程，只有经过不断的设计优化以及实践，才能提升生产技术水平，并在实际工作中起到更好的效果。

参考文献

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[2]师玲萍.基于自动化生产过程中PLC控制系统的设计[J].电子设计工程,2016,24(19):113-116.

[3]彭科.电气设备PLC控制系统的设计与应用[J].科学技术创新,2016(5):62-62.

作者简介

张泽余，当前职称：助理工程师，研究方向：电气设备变电技术。