PLC自動化控制系統優化設計探究

關靖

摘 要 隨著我國科學技術不斷發展，當今PLC自動化控制系統在各個領域中的應用愈加廣泛。為了能夠進一步發揮PLC技術的作用，科學設計PLC自動化控制系統可以加強系統運行效率和質量。基于此，本文首先闡述PLC技術含義，分析PLC自動化控制系統設計原則，最后探究PLC自動化控制系統優化設計方案。

關鍵詞 PLC;自動化控制系統;優化設計;原則

引言

工業自動化是我國各行各業發展的必然趨勢，有助于實現現代化工業生產模式。其中，基于可編程控制器基礎上的PLC技術在很大程度上提升了電氣自動化控制水平，克服了傳統人工控制形式的缺陷，突破了技術瓶頸，提高了工業生產效率，應用前景十分廣泛。為了能夠進一步發揮PLC自動化控制系統的應用效能，要不斷優化設計PLC自動化控制系統，做好系統的內部調試工作，加強內部結構的協調性，充分發揮PLC自動化控制系統的實質性作用。

1PLC相關闡述

PLC是指可編程邏輯控制器，作為一種數字操作電子裝置，通過數字化技術進行控制，可以滿足現代化工業生產要求。PLC系統主要分為6個部分，包括電源、中央控制器、存儲器、通信模塊、功能模塊、接口[1]。存儲器具備可編程功能，可以存儲數據以及執行操作口令，如計算運算、順序運算等。數據識別、傳輸功能通過識別0和1組成代碼實現，在完成識別、傳輸工作之后嚇到操作口令，如開關管控、電磁閥控制等，達到自動化控制目的。想要充分發揮PLC自動化控制功能的關鍵就是合理選擇PLC設備以及科學編程，從而極大的提升電氣自動化控制質量。

2PLC自動化控制系統設計原則

PLC自動化控制系統設計必須要遵循工業生產標準，從而提高工業生產效率和質量。這就需要在PLC自動化控制系統設計中遵循以下幾個原則：

（1）最大限度上滿足電氣自動化生產需求，設計前進行現場研究工作，獲取相關信息資料，加強與操作人員的聯系與配合，合力制定PLC自動控制系統方案，針對設計方案問題不斷優化。

（2）在滿足自動化控制基礎上，確保整個自動化系統的經濟性、便捷性、科學性。

（3）確保整個自動化系統運行安全、可靠。

（4）采取超前設計方案，結合生產工藝未來發展方向，選擇比當前自動化系統需求更大的容量，留有一定的系統空間冗余。

3PLC自動化控制系統優化設計

3.1 硬件系統優化設計

硬件系統關乎著整個PLC控制系統功能性、安全性。可以從輸入、輸出、抗干擾三個方面出發：

（1）輸入電路

PLC電源適用范圍較為寬泛，為了減少干擾影響，還要增設電源濾波器、隔離變壓器等。其中，隔離變壓器采用雙隔離類型，也就是初級線圈、次級線圈都要與初級電氣中性點接地，次級線圈還要與屏蔽層輸入電路接地，從而減少高低頻脈沖影響。在輸入電路電源選擇中要注意容量，做好預防短路工作，確保PLC系統運行安全。在電源支路上增設熔絲，一旦短路可以自動切斷線路。

（2）輸出電路

結合電子自動化工業生產標準，變頻器、指示燈等均采用晶體管輸出，晶體管可以適應系統的高頻動作，延遲很短。如果系統輸出頻率低于6次/min，主要選擇繼電器輸出，讓系統結構設計更加簡單，同時可以提升系統負載性能、抗干擾能力。如果系統輸出電磁線圈，PLC輸出系統會受到負載斷電時的浪涌沖擊，這就需要對負載處增設二極管，同時與浪涌吸收器連接，避免PLC系統遭受損壞。在PLC掃描頻率不足10次/min時，可以采用輸出驅動中間繼電器、固態繼電器以及繼電器輸出。為了確保PLC系統運行的安全可靠性，兩個重要輸出量不僅要在內部互鎖，也要在外部互鎖。

（3）抗干擾設計

如今PLC自動化控制系統中的變頻器、晶閘管應用十分廣泛，這就需要帶來了很多干擾問題，所以必須要做好抗干擾優化設計工作。首先是隔離措施。由于原副邊繞組之間分布電容耦合會產生干擾電磁波，可以采用隔離變壓器，中性點通過電容之后接地處理。其次是屏蔽。主要是借助金屬外殼進行屏蔽，從而保護PLC系統。金屬外殼接地處理可以屏蔽磁場與靜電，降低輻射干擾。最后是布線。強電和弱電分線路布置，保持二者之間有一定距離。使用雙絞線屏蔽線纜用作模擬信號傳輸線路。

3.2 軟件系統優化設計

（1）程序設計

為了能夠提升PLC系統的適應性，可以將程序劃分為基本程序、模塊化程序。其中，基本程序可以控制簡單的系統工藝，也可以構成模塊化的單元程序。大體上可以將基本程序劃分為順序結構、條件分支結構、循環結構。模塊化程序的主要是將多個任務分別設定為程序模塊，借助調試和編程工作在統一平臺上完成這些模塊程序的整合[2]。如今，PLC自動化控制系統均采用了模塊化程序設計方案，可以保持模塊的獨立性，相互功能轉化也更加簡單，系統調試更加方便。

在PLC系統優化設計中，I/O分配主要是通過PLC設備控制，根據電氣自動化生產流程，有效到大排列I/O點數。設計中盡可能將每個設備的I/O信號集中編址，有助于提升維護工作的便捷性。統一對計數器、計時器進行編號，但不能使用相同編號。統一對系統內部繼電器、中間標志進行編號，并做好分配工作。在編址工作完成之后，將I/O中的繼電器、中間標志位置羅列，確保有相關輸出器件，連續安排輸出地址。

（2）系統編程

系統編程過程中必須要確保邏輯關系的簡潔性，可以更好地輸入編程內容，減少內存占用量和掃描時間。當今的新型PLC觸點均可以重復使用，所以必須要考慮復雜編程減少觸點使用頻率。在相同繼電器的一個程序中使用兩次稱之為雙線圈輸出，而雙線圈輸入方法的誤動概率較高，所以盡可能不重復利用線圈。如果必須要采用雙線圈設計方案，則要采用位置、復位操作。對于非核心設備，設計中可以利用觸點串聯再與PLC輸入端連接，也可以在編程時減少I/O點數，降低系統空間占用量。如想要用一個按鈕實現設備啟、停功能，就可以利用二分頻技術實現[3]。

模塊化系統設計十分靈活，設計中可以用一個模塊將正反自鎖、互鎖轉程序同時封裝，在一個模塊中同時封裝正反轉點動。這樣在PLC程序可以充分調用該模塊，不僅大大減少了編程工作量，同時內存占用量也非常小。該編程方法有利于大型PLC自動化的工程設計。

在編程工作完成之后，要對輸入端子進行檢測，輸入端子指示燈正常顯示表明系統正常。在系統調試中，將電源、電路端子連接，在PLC系統中加載程序，正常運行PLC系統進行系統調試完成最后工作。

4結束語

綜上所述，PLC技術在當今自動化領域中的應用愈加廣泛，為了充分發揮PLC技術性能，要有步驟、有順序地進行PLC系統設計，通過反復設計不斷優化系統結構，提升PLC系統集成性、減少資源占用空間，實現PLC系統安全、穩定、高效運行。

參考文獻

[1] 李軍，張春龍.談PLC自動化控制系統優化設計[J].中國新技術新產品，2010（2）：121-122.

[2] 劉鵬魁.PLC自動化控制系統優化設計[J].化工設計通訊， 2017（11）：966-968.

[3] 尹爽.PLC自動化控制系統優化設計[J].電子技術與軟件工程， 2017（12）：145-147.