PLC自动化控制优化探析

姜学庆

（天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃 兰州 730060）

0 引言

早在1986年，美国通用汽车生产公司开始提出和研制PLC技术。紧接着PLC技术被流传到世界各地，逐渐为人们所接纳。我国第一台自己的PLC于1974年率先被研制出来。不断更新和发展的电子技术为PLC技术的发展提供了必要的技术保障。在其逐渐完善的过程中，PLC技术中融入了更多元化的技术因素，这一发展使得PLC的数据处理、传送和控制能力得到了不断地加强。

1 PLC现状分析

PLC的全称是可编程逻辑控制器（英文名称即Programming Logical Controller）。通俗地说，它就是一台简单的特殊电子计算机。它可以在特殊的工业环境下使用，即使是条件十分恶劣的环境，它也可以控制很多执行设备。其内部的存储设备是可编程的，预先准备好的控制程序代码存入存储设备，就可以令其根据条件的变化，执行相应的命令，根据其输出的数字或者模拟信号来区分指令进而实现对不同设备的控制[1]。

2 PLC技术和PLC自动化控制系统优化设计

2.1 PLC技术

PLC技术的全称是可编程控制器，它是基于计算机技术开发出来的一项新技术。它实际上是计算机技术的一种表现形式。在电气自动化控制领域里，一种专业的自动化控制器也应运而生这种控制器在电子自动化生产中占有重要地位，其产品性能也在不断的优化发展。现在的PLC技术基于原来的基础不断的发展，并发生了变化，我们依旧称呼它为PLC技术。运行相关程序，借助于相关软件，用户的各种需求都能得到满足[2]。根据提前输入好的编码，依照顺序和指令代码，运行程序，实现电气自动化控制的目标。一般说来，处理器要执行一个接一个的命令，循环往复。这种电气自动化控制系统相对于传统来说，有两大优势。其一是连接线的数量较少。PLC控制系统输入、输出端需要连接线，其它的是不需要连接实际线路的。相关的软件之间的连接就可以保障系统的运行。二是不需要随时调整和变化程序，因为PLC系统中获取信息、处理信息和存储信息都有固定的运行程序。

PLC自动化控制系统运行内部包含四大结构：即电源、处理器、存储器和相应的功能处理模块。系统的顺利运行得益于每个组件的相互配合。控制系统是基于电源组件来控制其它模块的。因此，电源组件在控制系统中起着十分重要的作用，如果电源出现故障，则其它功能的运行就难如登天。控制系统的核心位置被处理器占据着，该模块有着相当强悍的数据处理功能，它可以转化数据之间的信息。在电气自动化控制环境趋于复杂化的背景下，只有实现功能模块和系统组件的良好配合，才能实现自动化控制。

2.2 PLC自动化控制系统优化设计

PLC控制系统每一个被控制对象都有基本工艺要求，为了更好的实现这一要求，可以对其进行优化设计，这一举措有利于提高自动化控制水平，有利于提升产品质量，有利于实现高效率的生产模式。PLC自动化控制系统的优化设计进程中，在符合生产工艺要求的前提下，也需要遵循优化设计原则：

（1）优化设计要遵循的最基本原则是要尽可能地满足被控制对象的基本工艺要求。这一原则要求预先详细了解控制系统的基本用途和重要应用环境，广泛收集相关资料并对其进行归纳整理。依靠这些数据反馈，与专业的设计人员沟通出一套科学合理的优化设计方案。除此之外，还要协调好各方面关系，对设计中出现的问题做到及时解决[3-4]。

（2）最大限度的优化设计方案需要确保PLC自动化控制系统能正常使用其基本功能，寻找设计与效果之间的平衡点，从经济角度，确保方案合理，便于操作执行。

（3）安全、可靠是优化设计控制系统中需要遵循的主线。这一原则要求确保系统的使用安全和可靠是提升PLC自动化控制系统效率和质量的前提条件。

（4）坚持从实际出发，确保PLC容量合理。优化设计自动化控制系需结合多种工艺、改进生产路线，其目的在于提升生产效率。

3 PLC自动化控制系统优化设计注意事项

3.1 增强抗干扰能力

在大多数环境恶劣的工业现场一般都使用PLC控制器。在实际操作中，PLC控制器在运行期间很容易受到各种因素的干扰，诸如周围环境、设备、电子信号等。电弧干扰、反电势干扰、共模干扰和常模干扰是最常见的四种干扰形式。针对这些干扰类型，可采取如下方法，增强其抗干扰能力:

（1）添加隔离变压器。其位置设在PLC控制系统的电源处，并做好接地处理，这样一来，可以有效减轻电流流过电源线所产生的电流干扰。此外，为减轻信号的干扰强度，可以在隔离变压器的前方增设一个滤波器[5]。

（2）并联浪涌，抑制感性负载。在电路中，电感性负载可以存储能量。PLC电路中的感性触电短路引发感性负载周围释放大量电能，进而引发电弧现象。若电弧小，会干扰电路，相反则很可能损毁电子元件。在PLC电路中，感性负载两端并联浪涌可以抑制感性负载造成的干扰或破坏[6]。

（3）选择接地方式。PLC系统若接地良好，可以有效地抵抗电路中的电磁干扰，即使电压产生波动时，也可以有效减轻PLC控制系统因电压冲击造成的电路损害程度。依据PLC控制系统的类型，选择并联接地或一点接地两种不同的接地方式。以此来免遭电磁干扰，削弱电压冲击的破坏力[7]。

（4）选择不同的电缆线路。PLC自动控制系统周围的电路系统中，电流流过电线时会有电感和电容产生，这也是造成信号干扰的一部分原因，为削弱其干扰性，交流电路、直流电路要选择不同的电缆路线。

3.2 增强系统的可靠性

有诸多因素都可以影响到PLC自动控制系统的可靠性，比如PLC自动控制系统本身的质量好坏，周围电路的干扰的强弱、硬件设计的达标与否，软件的设计符合规范与否、PLC系统周围环境。温度在零度以上，五十五度以下，湿度在百分之三十五以上，百分之八十以下的工作环境下，PLC原件及控制系统可正常运转，且使用寿命较长。若军工出产的PLC自动控制系统则能够在湿度和温度条件更恶劣的环境下，也能保证正常运行[8-10]。

除此之外，PLC原件或整个控制系统有不同程度的毁坏，也有可能是由于PLC控制系统环境内的尘埃、油烟、水蒸气、酸碱性挥发气体等因素，基于此，在特殊领域确保PLC运行的环境可使用特殊手段。

4 结论

PLC是专门为在工业环境中使用而设计的电子操作系统。一般情况下，它可以在没有保护手段的情况下正常运行。如果工作环境过于苛刻或电磁干扰十分强烈的情况下，程序的运行就会出错，设备出现故障甚至影响整个系统。因此，PLC控制系统的稳定性和可靠性的提高势在必行。另外，在设计、安装和使用维护阶段，如何增强PLC控制系统的抗干扰能力也需多加注意。基于此，优化设计PLC自动化控制系统是相当重要的举措。要想实现其设计最优化，需在不断地实践中改进方案，多方磨合，反复试验，总结经验。本文结合多年来的工作经验，分析优化设计PLC自动化控制系统这一问题主要侧重于两方面：一是系统硬件设计，二是软件设计，进而提出个人所见，为各位同行的进一步研究起到抛砖引玉的作用。