PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)探究

關(guān)靖

摘 要 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，當(dāng)今PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用愈加廣泛。為了能夠進(jìn)一步發(fā)揮PLC技術(shù)的作用，科學(xué)設(shè)計(jì)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行效率和質(zhì)量?；诖?，本文首先闡述PLC技術(shù)含義，分析PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，最后探究PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞 PLC;自動(dòng)化控制系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計(jì);原則

引言

工業(yè)自動(dòng)化是我國(guó)各行各業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，有助于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)模式。其中，基于可編程控制器基礎(chǔ)上的PLC技術(shù)在很大程度上提升了電氣自動(dòng)化控制水平，克服了傳統(tǒng)人工控制形式的缺陷，突破了技術(shù)瓶頸，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率，應(yīng)用前景十分廣泛。為了能夠進(jìn)一步發(fā)揮PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效能，要不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，做好系統(tǒng)的內(nèi)部調(diào)試工作，加強(qiáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，充分發(fā)揮PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)性作用。

1PLC相關(guān)闡述

PLC是指可編程邏輯控制器，作為一種數(shù)字操作電子裝置，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行控制，可以滿(mǎn)足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)要求。PLC系統(tǒng)主要分為6個(gè)部分，包括電源、中央控制器、存儲(chǔ)器、通信模塊、功能模塊、接口[1]。存儲(chǔ)器具備可編程功能，可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以及執(zhí)行操作口令，如計(jì)算運(yùn)算、順序運(yùn)算等。數(shù)據(jù)識(shí)別、傳輸功能通過(guò)識(shí)別0和1組成代碼實(shí)現(xiàn)，在完成識(shí)別、傳輸工作之后嚇到操作口令，如開(kāi)關(guān)管控、電磁閥控制等，達(dá)到自動(dòng)化控制目的。想要充分發(fā)揮PLC自動(dòng)化控制功能的關(guān)鍵就是合理選擇PLC設(shè)備以及科學(xué)編程，從而極大的提升電氣自動(dòng)化控制質(zhì)量。

2PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須要遵循工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，從而提高工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。這就需要在PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中遵循以下幾個(gè)原則：

（1）最大限度上滿(mǎn)足電氣自動(dòng)化生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)研究工作，獲取相關(guān)信息資料，加強(qiáng)與操作人員的聯(lián)系與配合，合力制定PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)方案，針對(duì)設(shè)計(jì)方案問(wèn)題不斷優(yōu)化。

（2）在滿(mǎn)足自動(dòng)化控制基礎(chǔ)上，確保整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、便捷性、科學(xué)性。

（3）確保整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠。

（4）采取超前設(shè)計(jì)方案，結(jié)合生產(chǎn)工藝未來(lái)發(fā)展方向，選擇比當(dāng)前自動(dòng)化系統(tǒng)需求更大的容量，留有一定的系統(tǒng)空間冗余。

3PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 硬件系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)關(guān)乎著整個(gè)PLC控制系統(tǒng)功能性、安全性?？梢詮妮斎?、輸出、抗干擾三個(gè)方面出發(fā)：

（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(shè)電源濾波器、隔離變壓器等。其中，隔離變壓器采用雙隔離類(lèi)型，也就是初級(jí)線(xiàn)圈、次級(jí)線(xiàn)圈都要與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接地，次級(jí)線(xiàn)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(yù)防短路工作，確保PLC系統(tǒng)運(yùn)行安全。在電源支路上增設(shè)熔絲，一旦短路可以自動(dòng)切斷線(xiàn)路。

（2）輸出電路

結(jié)合電子自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，變頻器、指示燈等均采用晶體管輸出，晶體管可以適應(yīng)系統(tǒng)的高頻動(dòng)作，延遲很短。如果系統(tǒng)輸出頻率低于6次/min，主要選擇繼電器輸出，讓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，同時(shí)可以提升系統(tǒng)負(fù)載性能、抗干擾能力。如果系統(tǒng)輸出電磁線(xiàn)圈，PLC輸出系統(tǒng)會(huì)受到負(fù)載斷電時(shí)的浪涌沖擊，這就需要對(duì)負(fù)載處增設(shè)二極管，同時(shí)與浪涌吸收器連接，避免PLC系統(tǒng)遭受損壞。在PLC掃描頻率不足10次/min時(shí)，可以采用輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器、固態(tài)繼電器以及繼電器輸出。為了確保PLC系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，兩個(gè)重要輸出量不僅要在內(nèi)部互鎖，也要在外部互鎖。

（3）抗干擾設(shè)計(jì)

如今PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的變頻器、晶閘管應(yīng)用十分廣泛，這就需要帶來(lái)了很多干擾問(wèn)題，所以必須要做好抗干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)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(huì)產(chǎn)生干擾電磁波，可以采用隔離變壓器，中性點(diǎn)通過(guò)電容之后接地處理。其次是屏蔽。主要是借助金屬外殼進(jìn)行屏蔽，從而保護(hù)PLC系統(tǒng)。金屬外殼接地處理可以屏蔽磁場(chǎng)與靜電，降低輻射干擾。最后是布線(xiàn)。強(qiáng)電和弱電分線(xiàn)路布置，保持二者之間有一定距離。使用雙絞線(xiàn)屏蔽線(xiàn)纜用作模擬信號(hào)傳輸線(xiàn)路。

3.2 軟件系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）程序設(shè)計(jì)

為了能夠提升PLC系統(tǒng)的適應(yīng)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(jiǎn)單的系統(tǒng)工藝，也可以構(gòu)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(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。模塊化程序的主要是將多個(gè)任務(wù)分別設(shè)定為程序模塊，借助調(diào)試和編程工作在統(tǒng)一平臺(tái)上完成這些模塊程序的整合[2]。如今，PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)均采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方案，可以保持模塊的獨(dú)立性，相互功能轉(zhuǎn)化也更加簡(jiǎn)單，系統(tǒng)調(diào)試更加方便。

在PLC系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，I/O分配主要是通過(guò)PLC設(shè)備控制，根據(jù)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)流程，有效到大排列I/O點(diǎn)數(shù)。設(shè)計(jì)中盡可能將每個(gè)設(shè)備的I/O信號(hào)集中編址，有助于提升維護(hù)工作的便捷性。統(tǒng)一對(duì)計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器進(jìn)行編號(hào)，但不能使用相同編號(hào)。統(tǒng)一對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部繼電器、中間標(biāo)志進(jìn)行編號(hào)，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(biāo)志位置羅列，確保有相關(guān)輸出器件，連續(xù)安排輸出地址。

（2）系統(tǒng)編程

系統(tǒng)編程過(guò)程中必須要確保邏輯關(guān)系的簡(jiǎn)潔性，可以更好地輸入編程內(nèi)容，減少內(nèi)存占用量和掃描時(shí)間。當(dāng)今的新型PLC觸點(diǎn)均可以重復(fù)使用，所以必須要考慮復(fù)雜編程減少觸點(diǎn)使用頻率。在相同繼電器的一個(gè)程序中使用兩次稱(chēng)之為雙線(xiàn)圈輸出，而雙線(xiàn)圈輸入方法的誤動(dòng)概率較高，所以盡可能不重復(fù)利用線(xiàn)圈。如果必須要采用雙線(xiàn)圈設(shè)計(jì)方案，則要采用位置、復(fù)位操作。對(duì)于非核心設(shè)備，設(shè)計(jì)中可以利用觸點(diǎn)串聯(lián)再與PLC輸入端連接，也可以在編程時(shí)減少I(mǎi)/O點(diǎn)數(shù)，降低系統(tǒng)空間占用量。如想要用一個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)設(shè)備啟、停功能，就可以利用二分頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)[3]。

模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分靈活，設(shè)計(jì)中可以用一個(gè)模塊將正反自鎖、互鎖轉(zhuǎn)程序同時(shí)封裝，在一個(gè)模塊中同時(shí)封裝正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)。這樣在PLC程序可以充分調(diào)用該模塊，不僅大大減少了編程工作量，同時(shí)內(nèi)存占用量也非常小。該編程方法有利于大型PLC自動(dòng)化的工程設(shè)計(jì)。

在編程工作完成之后，要對(duì)輸入端子進(jìn)行檢測(cè)，輸入端子指示燈正常顯示表明系統(tǒng)正常。在系統(tǒng)調(diào)試中，將電源、電路端子連接，在PLC系統(tǒng)中加載程序，正常運(yùn)行PLC系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試完成最后工作。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，PLC技術(shù)在當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用愈加廣泛，為了充分發(fā)揮PLC技術(shù)性能，要有步驟、有順序地進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)反復(fù)設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升PLC系統(tǒng)集成性、減少資源占用空間，實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 李軍，張春龍.談PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（2）：121-122.

[2] 劉鵬魁.PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].化工設(shè)計(jì)通訊， 2017（11）：966-968.

[3] 尹爽.PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程， 2017（12）：145-147.