基于PLC技术的自动化控制系统优化设计综述

肖东泽

摘 要 科技的进步，使PLC自动化控制系统在工业生产中得到广泛应用。对于我国来说工业领域在我国经济的整体水平比较高，因此信息技术及其计算机技术在不断的取代传统的发展，因此我们要不断拓展该技术的创新，从数据到控制及其设计上需要不断强化和完善。为PLC技术和自动化控制系统的发展引领时代前端。本文就基于PLC技术的自动化控制系统优化设计展开探讨。

关键词 PLC技术;自动化控制;优化设计

1PLC技术

什么是PLC技术，主要是一种控制器，也可以说是工业发展中可以完善技术的一种计算机，对于在电气自动化控制系统中，取代了传统的电气自动化设备，通过计算机软件和数据统计及其输送结合起来的一种比较专业的自动化控制器，从性能和使用效率上得到了妥善的應用，在电子自动化生产中也得到了合理的发展。其次，PLC技术的基本原理和变化，是随着科技进步在不停地更新，即使发生相应的变化，在整个运行的程序上和软件上，主要目的就是满足客户的需求，满足工业生产的需求[1]。

2PLC自动化控制系统优化设计原则

随着工业控制需求的不断提高，PLC控制系统设计也在不断优化。目前PLC系统可以分为硬件系统和软件系统两个部分，硬件系统主要包括嵌入式CPU、电源电路、通用输入输出接口、通信模块、驱动模块。软件系统主要包括嵌入式操作系统以及应用线程。为了提高生产效率，在进行PLC系统优化时应当遵循一定的原则：①PLC系统应当足够安全可靠。保证其长时间稳定运行，且应当具有一定的容错性。②应当最大限度地满足被控系统的控制需求。③在满足安全性和控制性的需求前提下，力求系统的简单性和经济性。④保证PLC系统具有良好的可拓展性，考虑到工业和技术的发展留下一定的设计裕度。⑤保证PLC良好的实用性和可维护性。

3PLC自动化控制系统优化设计

3.1 控制系统的硬件优化设计

硬件设计主要包括输出电路设计和输入电路设计两种。①输出电路设计。输出电路在系统运行过程中主要是通过变频器或指示灯等设备向外部发出信号。对于输出电路的设计，应该要从整个电路的安全性出发。在输出电路的设计过程中，一定要按照PLC自动化控制系统的要求进行设计，应该利用晶体管提高系统运行效率。在运行效率比较低的工作环境中，可以选择使用续电设备，将其作为输出电路设备。这个工作流程就比较简单，而且相应的工作效率也很高，可以在很大程度上增强PLC自动化控制系统输出电路的负载能力。如果PLC输出带一些感性负载的话，负载在断电的情况下会对PLC的输出造成浪涌电流冲击，可以采用在直流感性负载旁边并接续流二极管，交流感性负载并接浪涌的措施来将电路吸收，起到保护PLC的作用。②输入电路设计。PLC的供电电源一般情况下为AC85-240V，应用范围比较广，正常稳定的输入电路是PLC自动化控制设备进行工作的基础，同时还能控制系统的供电电源，具备良好的工作适应范围。针对我国现阶段工业的需求，PLC自动化控制系统一定要有一个很强的抗干扰能力，同时还要考虑周围环境对电路的影响，这时候就需要安装电源净化元件，滤波电源、隔离变压器等。在隔离变压器中，系统实施双层隔离的方案，同时建立屏蔽层，降低外部环境对系统电路的影响。在输入电路的设计中，为了防止电路短路、电路电源稳定性不足的现象发生，一定要注意电源容量，一般情况下，选用的电源容量为输入电路功率的两倍。电路还需要很好的安全性，所以要安装相关型号的熔丝。

3.2 PLC软件优化设计

首先，要根据工程需要，合理划分程序结构，编写功能性子程序，同时在子程序的编写过程中要注意高内聚、低耦合的编程原则，根据数据和控制字段的长度合理进行数据结构封装。其次，合理运用中断。中断可以运用在多种场合之下，例如在系统发生故障或工作状态异常时，通过中断可以实现系统关闭或紧急复位并可以在中断中编写报警程序。在多路控制或多通道采集时，也可以使用中断实现数据的处理，而一些精确的延时操作也可以通过变现定时器中断程序完成。通过合理配置中断可以极大地提高系统的响应速度，适应控制任务的复杂性需求，但滥用中断有时也会使程序运行不稳定。再次，合理运用嵌入式实时操作系统。目前，比较经典的嵌入式操作系统有μC/OS-Ⅱ和μC/OS-Ⅲ，嵌入式实时操作系统允许系统采用特殊的硬件指令实现高效的任务调度，为设计师提供设计基础和软件框架，复杂的线程可以线程的方式运行在操作系统之中，很好地适应了工业控制中的实时性和复杂性需求。

3.3 控制系统的抗干扰能力优化设计

首先，PLC自动化控制系统可以在电源添加隔离变压器，以此降低电路承受的压力，减少电路故障的发生。隔离变压器一定要接地，接地性好的PLC自动化控制系统可以很好地抵抗磁场的干扰，同时当电路的电压有波动的时候，也能很好的避免电压冲击对电路产生破坏的现象。现阶段，常用的PLC抗干扰电路优化设计主要使用的是隔离、屏蔽和布线三种方案。其中，隔离是最常用的方案，主要是对系统运行周边出现的电容耦合进行隔离;而屏蔽也是比较常见的一种方式，其主要是将干扰源屏蔽到金属柜当中，确保系统在运行中处于一个正常的状态，这个抗干扰的方式用起来比较简单，而且产生的抗干扰性比较强，效果很好;布线就是将不同的信号线分散开来，将干扰源分散，在现阶段的工业生产中，也是一种比较常用的抗干扰方式。

4结束语

随着网络技术、通信技术与电子技术的发展，当前PLC已经可以实现与个人计算机之间的高效通信，可用计算机参与编程及对PLC进行在线管理，而各类智能仪表、智能执行装置（如变频器），在PLC的控制下也可以实现联网通信，交换数据，相互操作，这适应了当今计算机集成制造系统及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点到线再到面，使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体，进而可创造更高的效益。面对不断提高的控制需求，相关设计人员要做好PLC设计优化工作，加强自主创新和技术融合，不断拓宽PLC的应用领域。

参考文献

[1] 朱明伟.PLC自动化控制系统优化设计探究[J]信息通信，2016， （09）：280-281.