浅谈PLC的自动化控制系统设计

摘要：可编程控制器，即PLC，它是集合了计算机、网络通信、自动控制等技术于一体而发展起来的一种新型自动控制装置，一直以来，PLC在工业生产当中起到十分重要的作用，它应用在很多的工业设备生产与自动化的成产中，是现代最前沿的计算机的控制系统。本文从介绍PLC系统的概念开始，阐述了在控制系统当中PLC应该如何进行设计，进而对PLC的未来进行一个展望。

文献标识码：A

文章编号：1671-864X（2015）03-0044-01

一、PLC系统的含义

PLC也可以称作可编程逻辑的控制设备。在国际上是这样定义的：一种采用数字进行运算和操作的电子化系统，是针对工业方面的应用进行设计的。它的储存设备中具备了可编写程序的作用，用来处理系统中的逻辑计算、定时以及顺序的控制之类的操作指令，还采用数字和模拟的各类输入与输出，进行各种设备或者生产程序的控制。

作为一种新型的工业控制装置，PLC有许多特点是其他控制器所不能比拟的，比如：PLC的运行速率快，因为其CPU的工作能力强；指令系统丰富以及可靠的操作系统；I/O接口和通信接口各式各样，极大限度的满足了工业当中的各种需求；除此之外，还具有信号采集功能、中断处理能力、输出控制功能、存储能力、逻辑处理能力、网络通信能力、数据运算能力、定时能力以及计数能力等，这些特点为PLC的广泛应用提供了重要前提，也为工业的自动化发展提供了诸多便利。

二、PLC控制系统的设计

（一）设计思路。

由于PLC控制系统当中涉及到不仅仅是计算机、网络通信技术，还有自动控制技术当中的数据管理、图形技术以及控制等其他技术，这样就要求在进行系统设计时，要充分考虑这些技术之间的相互融合性和协调性，实现数据共享、信息同步。比如在配电网当中，为了提高网络质量、降低网络损耗、减少断电次数，就必须在配电网的设计中以系统工程为理念，利用系统集成的方式，统筹考虑系统的兼容性、统一性，并且还要以实用性、经济性、稳定性、可扩展性等设计要求为前提。

（二）设计要求。

1.硬件方面。

在PLC控制器当中，硬件设计是十分重要的，硬件设计的好坏会直接影响到设备的运转的稳定性、安全性以及可靠性。此外，PLC很容易适应周围环境，安装比较方便，更换时也比较快捷。

比如在输入输出电路的设计中，设计输入电路时，考虑到电源要具有普遍性、抗干扰等问题，因此，一般采用的是240V作为供电电源，并且在电源当中还加入了净化原件以此来达到隔离要求。除此之外，考虑到电路中可能出现短路现象，因此，在选择电源容量时采用输入电路功率的二倍，并且在输入段安装熔丝以此来起到保护电路的作用；设计输出电路时，假如生产中有高频的动作，那么在设计PLC时，就需要通过继电器进行输出，这样不但保证了生产的要求，而且抗干扰能力、负载能力都得到了很大提升，而如果在输出端的负载是具有电磁感应一类的，那么在突然断电时就会出现电磁干扰，这样就会产生电流的冲击，因此为了防止这种冲击烧坏PLC，就需要在此设备的旁边安装二极管，以此来起到保护的作用。

抗干扰的设计中，如今的工业生产中已经普遍的使用自动化设备，而在这些设备之间由于电流或者电压突然的变化而产生电磁辐射，产生电磁波，进而影响PLC系统的性能，此外，除了设备之间的电磁干扰，还有来自空间的电磁场的干扰，比如有雷电、广播、高频设备等，这些分布比较复杂，当PLC处于射频场中时就极易收到这些电磁波的干扰，所以，在设计抗干扰方面时，要正确选择合适的电缆，并且在铺设线路时，要尽量原理高压线或者是动力线，避免线路并行的现象；在硬件上要加入滤波器，滤除一些干扰；做好信号与屏蔽接地，防止出现“地环路”；变频器中加入隔离变压器、滤波器等措施来抑制变频器的干扰。

2.软件方面。

PLC系统进行设计时，除了要对硬件进行设计，还要进行软件的设计。在进行软件设计时，要根据生产的需求来进行划分，不同程序实现不同的功能，软件设计中最为重要的就是过程的编写，PLC控制系统应用的效果如何关键是要看软件设计方案是否合理、高效。因此，在进行程序编写时，一个子程序不但可以独立的实现一些简单的功能，而且还要在组合模块中也要发挥相同的功效。一般程序结构分为三种：循环、条件以及顺序，表达方式也为三种：STL（语句表）、CSF（功能图）、LAD（接点梯形图），在PLC程序当中，最小的语句单元称为控制语句，比如LDI0.2就为一个完整的控制语句。除此之外，在编程的过程中，一定要尽可能的保证各种指令的正确性，假如出现错误，也必须有相应的程序来保护设备、控制设备。比如在一个生产线当中，有某一个设备是关键设备，必须要保证它的可靠性，因此，在编程时，就需要充分考虑到这一点，可以利用程序连锁措施来最大限度的保护生产线的正常运行，就算出现意外，也会立马停止，同时发出警报。对于干扰问题，可以通过设计滤波器以及工频整形采样的方式消除周期性的干扰。

三、PLC系统的未来发展

随着自动化以及微处理器技术的不断发展，PLC已经广泛的应用在各行各业当中，如汽车制造、控制设备、立体仓库、环保以及娱乐设施等等。未来的PLC发展可以分为以下几个方面：①人机界面更加友好，PLC生产商可以联合一些有实力的软件公司，提高自己的程序编写能力，方便人们的操作，同时也降低了维护PLC的成本，比如现在的PLC+网络+IPC+CRT模式就已经被人们普遍使用；②网络通信能力得到大幅提升，PLC生产商在原有的基础上，增加了各种通讯接口，提供了完整的通信网络。③开放性与互操作性，如今的PLC虽然在开发工具上，各个公司使用的不同，但是在客户端，却基本上实现了兼容，同时还提出了一些标准，如：OPC（OLE for Process Control）标准，增强了软硬件的互操作性，实现了数据的无缝传输。