论文部分内容阅读
【摘 要】在PLC自动化控制系统设计中，硬件设计最为主要，它直接影响着系统的安全和稳定，此外，对软件进行有效管理能够更好发挥硬件的功能，可见，PLC自动化控制系统是一项系统工程，只有反复设计和实践，才能够应用自如，在实际工作应用中起到良好效果。
【关键词】PLC自动化控制系统；控制系统；优化设计
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。
二、PLC自动化控制系统的设备选型
PLC主要是对工业设备的外部系统实现自动化控制，系统控制设备规模依具体情况而定，可能是单个设备、多个设备组合或者对工业设备的生产过程实现有效控制。市场上PLC自动化控制系统产品型号众多，不同类型PLC自动化控制系统适用不同范围。选购时，应结合生产实际情况，分析、统计出被控设备的数字量、模拟量并估算出内存，确保余量适度，同时，应综合考虑生产厂家的品牌形象、售后服务、技术保障、网络通信等因素，最终，选择性价比较高的PLC自动化控制系统机型。当前，国外知名的品牌有：德国西门子、日本的三菱、松下、欧姆龙，美国的通用，韩国的LG。国内自主品牌有：研华、研祥、合力时等。
三、PLC控制系统的设计
3.1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。
3.2设计要求
3.2.1硬件设计
PLC自动化控制系统硬件设计主要包括电路的输入和输出两个部分。首先，输入电路设计。PLC输入电源通常在AC85—240V，适用面广泛，但为抵御外界干扰，通常都配装电源净化装置。此外，系统中的隔离变压器也可采用双隔离技术，以减小干扰。PLC自动化控制系统的输入电路电源所带负载应严格注意容量大小，同时作好短路保护准备，这对PLC的系统安全意义重大。其次，输出电路设计应结合生产实际需求，各种指示灯、变频装置采用晶体管输出，此种材质较适用于高频工作，如果PLC系统的输出频率为每分钟6次左右，则选用继电器方式输出，它具有“抗干扰、带负载能力强”的特点。如，PLC输出电路的电磁线圈为感性负载，如果断电时就会对系统电路产生电流冲击，所以，针对直流感性负载时并接结续二极管，能够有效吸收交流负载，保护PLC系统。三是抗干扰设计。近年来，晶闸管可控整流和变频调速装置的广泛应用为交流电网的带来了污染，同时也给PLC控制系统带来了一定的干扰，通常情况下，主要是采用隔离和屏蔽两种抗干扰措施。
3.2.2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。
四、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（OLEforProcessControl）标准，增强了软硬件的互操作性，实现了数据的无缝传输。
五、做好系统程序的调试工作
5.1I/O端子测试
一是用手工方式对PLC系统输入端子逐一进行验证，端子指示灯点亮，表示正常；否则，应检查接线和I/O点。二是编写程序，系统输出电源正常的情况下，运用程序来检查系统中所有输出端子指示灯是否正常，端子指示灯点亮，表示正常，否则，应检查接线和I/O点。
5.2系统调试
系统调试主要指按控制要求将系统的电源、外部电路与输入、输出端子连接好，并将PLC自动化控制系统同现场的外部设备连接好，然后在PLC系统中加载程序，并运行和调试。通常情况下，应将PLC控制单元的工作方式设置为正常运行，并保持充足的时间来发现问题、解决问题。在正式调试前，工作人员应将PLC系统控制系统的各项设备全面、彻底地检查，经确认无误后，方可加载外部电源。
参考文献：
[1]李琦，于永涛.浅谈PLC自动化控制系统抗干扰的措施[J].黑龙江冶金，2011（31）.
[2]李军，张春龙.谈PLC自动化控制系统的优化设计吲[J].工业技术，2010（2）.
【关键词】PLC自动化控制系统；控制系统；优化设计
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。
二、PLC自动化控制系统的设备选型
PLC主要是对工业设备的外部系统实现自动化控制，系统控制设备规模依具体情况而定，可能是单个设备、多个设备组合或者对工业设备的生产过程实现有效控制。市场上PLC自动化控制系统产品型号众多，不同类型PLC自动化控制系统适用不同范围。选购时，应结合生产实际情况，分析、统计出被控设备的数字量、模拟量并估算出内存，确保余量适度，同时，应综合考虑生产厂家的品牌形象、售后服务、技术保障、网络通信等因素，最终，选择性价比较高的PLC自动化控制系统机型。当前，国外知名的品牌有：德国西门子、日本的三菱、松下、欧姆龙，美国的通用，韩国的LG。国内自主品牌有：研华、研祥、合力时等。
三、PLC控制系统的设计
3.1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。
3.2设计要求
3.2.1硬件设计
PLC自动化控制系统硬件设计主要包括电路的输入和输出两个部分。首先，输入电路设计。PLC输入电源通常在AC85—240V，适用面广泛，但为抵御外界干扰，通常都配装电源净化装置。此外，系统中的隔离变压器也可采用双隔离技术，以减小干扰。PLC自动化控制系统的输入电路电源所带负载应严格注意容量大小，同时作好短路保护准备，这对PLC的系统安全意义重大。其次，输出电路设计应结合生产实际需求，各种指示灯、变频装置采用晶体管输出，此种材质较适用于高频工作，如果PLC系统的输出频率为每分钟6次左右，则选用继电器方式输出，它具有“抗干扰、带负载能力强”的特点。如，PLC输出电路的电磁线圈为感性负载，如果断电时就会对系统电路产生电流冲击，所以，针对直流感性负载时并接结续二极管，能够有效吸收交流负载，保护PLC系统。三是抗干扰设计。近年来，晶闸管可控整流和变频调速装置的广泛应用为交流电网的带来了污染，同时也给PLC控制系统带来了一定的干扰，通常情况下，主要是采用隔离和屏蔽两种抗干扰措施。
3.2.2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。
四、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（OLEforProcessControl）标准，增强了软硬件的互操作性，实现了数据的无缝传输。
五、做好系统程序的调试工作
5.1I/O端子测试
一是用手工方式对PLC系统输入端子逐一进行验证，端子指示灯点亮，表示正常；否则，应检查接线和I/O点。二是编写程序，系统输出电源正常的情况下，运用程序来检查系统中所有输出端子指示灯是否正常，端子指示灯点亮，表示正常，否则，应检查接线和I/O点。
5.2系统调试
系统调试主要指按控制要求将系统的电源、外部电路与输入、输出端子连接好，并将PLC自动化控制系统同现场的外部设备连接好，然后在PLC系统中加载程序，并运行和调试。通常情况下，应将PLC控制单元的工作方式设置为正常运行，并保持充足的时间来发现问题、解决问题。在正式调试前，工作人员应将PLC系统控制系统的各项设备全面、彻底地检查，经确认无误后，方可加载外部电源。
参考文献：
[1]李琦，于永涛.浅谈PLC自动化控制系统抗干扰的措施[J].黑龙江冶金，2011（31）.
[2]李军，张春龙.谈PLC自动化控制系统的优化设计吲[J].工业技术，2010（2）.