基于PLC技術的自動化控制系統優化設計綜述

肖東澤

摘 要 科技的進步，使PLC自動化控制系統在工業生產中得到廣泛應用。對于我國來說工業領域在我國經濟的整體水平比較高，因此信息技術及其計算機技術在不斷的取代傳統的發展，因此我們要不斷拓展該技術的創新，從數據到控制及其設計上需要不斷強化和完善。為PLC技術和自動化控制系統的發展引領時代前端。本文就基于PLC技術的自動化控制系統優化設計展開探討。

關鍵詞 PLC技術;自動化控制;優化設計

1PLC技術

什么是PLC技術，主要是一種控制器，也可以說是工業發展中可以完善技術的一種計算機，對于在電氣自動化控制系統中，取代了傳統的電氣自動化設備，通過計算機軟件和數據統計及其輸送結合起來的一種比較專業的自動化控制器，從性能和使用效率上得到了妥善的應用，在電子自動化生產中也得到了合理的發展。其次，PLC技術的基本原理和變化，是隨著科技進步在不停地更新，即使發生相應的變化，在整個運行的程序上和軟件上，主要目的就是滿足客戶的需求，滿足工業生產的需求[1]。

2PLC自動化控制系統優化設計原則

隨著工業控制需求的不斷提高，PLC控制系統設計也在不斷優化。目前PLC系統可以分為硬件系統和軟件系統兩個部分，硬件系統主要包括嵌入式CPU、電源電路、通用輸入輸出接口、通信模塊、驅動模塊。軟件系統主要包括嵌入式操作系統以及應用線程。為了提高生產效率，在進行PLC系統優化時應當遵循一定的原則：①PLC系統應當足夠安全可靠。保證其長時間穩定運行，且應當具有一定的容錯性。②應當最大限度地滿足被控系統的控制需求。③在滿足安全性和控制性的需求前提下，力求系統的簡單性和經濟性。④保證PLC系統具有良好的可拓展性，考慮到工業和技術的發展留下一定的設計裕度。⑤保證PLC良好的實用性和可維護性。

3PLC自動化控制系統優化設計

3.1 控制系統的硬件優化設計

硬件設計主要包括輸出電路設計和輸入電路設計兩種。①輸出電路設計。輸出電路在系統運行過程中主要是通過變頻器或指示燈等設備向外部發出信號。對于輸出電路的設計，應該要從整個電路的安全性出發。在輸出電路的設計過程中，一定要按照PLC自動化控制系統的要求進行設計，應該利用晶體管提高系統運行效率。在運行效率比較低的工作環境中，可以選擇使用續電設備，將其作為輸出電路設備。這個工作流程就比較簡單，而且相應的工作效率也很高，可以在很大程度上增強PLC自動化控制系統輸出電路的負載能力。如果PLC輸出帶一些感性負載的話，負載在斷電的情況下會對PLC的輸出造成浪涌電流沖擊，可以采用在直流感性負載旁邊并接續流二極管，交流感性負載并接浪涌的措施來將電路吸收，起到保護PLC的作用。②輸入電路設計。PLC的供電電源一般情況下為AC85-240V，應用范圍比較廣，正常穩定的輸入電路是PLC自動化控制設備進行工作的基礎，同時還能控制系統的供電電源，具備良好的工作適應范圍。針對我國現階段工業的需求，PLC自動化控制系統一定要有一個很強的抗干擾能力，同時還要考慮周圍環境對電路的影響，這時候就需要安裝電源凈化元件，濾波電源、隔離變壓器等。在隔離變壓器中，系統實施雙層隔離的方案，同時建立屏蔽層，降低外部環境對系統電路的影響。在輸入電路的設計中，為了防止電路短路、電路電源穩定性不足的現象發生，一定要注意電源容量，一般情況下，選用的電源容量為輸入電路功率的兩倍。電路還需要很好的安全性，所以要安裝相關型號的熔絲。

3.2 PLC軟件優化設計

首先，要根據工程需要，合理劃分程序結構，編寫功能性子程序，同時在子程序的編寫過程中要注意高內聚、低耦合的編程原則，根據數據和控制字段的長度合理進行數據結構封裝。其次，合理運用中斷。中斷可以運用在多種場合之下，例如在系統發生故障或工作狀態異常時，通過中斷可以實現系統關閉或緊急復位并可以在中斷中編寫報警程序。在多路控制或多通道采集時，也可以使用中斷實現數據的處理，而一些精確的延時操作也可以通過變現定時器中斷程序完成。通過合理配置中斷可以極大地提高系統的響應速度，適應控制任務的復雜性需求，但濫用中斷有時也會使程序運行不穩定。再次，合理運用嵌入式實時操作系統。目前，比較經典的嵌入式操作系統有μC/OS-Ⅱ和μC/OS-Ⅲ，嵌入式實時操作系統允許系統采用特殊的硬件指令實現高效的任務調度，為設計師提供設計基礎和軟件框架，復雜的線程可以線程的方式運行在操作系統之中，很好地適應了工業控制中的實時性和復雜性需求。

3.3 控制系統的抗干擾能力優化設計

首先，PLC自動化控制系統可以在電源添加隔離變壓器，以此降低電路承受的壓力，減少電路故障的發生。隔離變壓器一定要接地，接地性好的PLC自動化控制系統可以很好地抵抗磁場的干擾，同時當電路的電壓有波動的時候，也能很好的避免電壓沖擊對電路產生破壞的現象。現階段，常用的PLC抗干擾電路優化設計主要使用的是隔離、屏蔽和布線三種方案。其中，隔離是最常用的方案，主要是對系統運行周邊出現的電容耦合進行隔離;而屏蔽也是比較常見的一種方式，其主要是將干擾源屏蔽到金屬柜當中，確保系統在運行中處于一個正常的狀態，這個抗干擾的方式用起來比較簡單，而且產生的抗干擾性比較強，效果很好;布線就是將不同的信號線分散開來，將干擾源分散，在現階段的工業生產中，也是一種比較常用的抗干擾方式。

4結束語

隨著網絡技術、通信技術與電子技術的發展，當前PLC已經可以實現與個人計算機之間的高效通信，可用計算機參與編程及對PLC進行在線管理，而各類智能儀表、智能執行裝置（如變頻器），在PLC的控制下也可以實現聯網通信，交換數據，相互操作，這適應了當今計算機集成制造系統及智能化工廠發展的需要。它可使工業控制從點到線再到面，使設備級的控制、生產線的控制、工廠管理層的控制連成一個整體，進而可創造更高的效益。面對不斷提高的控制需求，相關設計人員要做好PLC設計優化工作，加強自主創新和技術融合，不斷拓寬PLC的應用領域。

參考文獻

[1] 朱明偉.PLC自動化控制系統優化設計探究[J]信息通信，2016， （09）：280-281.