基于PLC控制系统设计的研究

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摘 要：PLC控制系统因其具有可靠性高、编程简单、易于修改、低能耗、适应性较强等优点，被广泛应用在现代化工业生产过程的控制当中。PLC控制系统与当下信息通信网络组合，对现代化工业生产过程实现了有效的控制，从而进一步提升了劳动生产率，促进了企业经济效益的提高。故此，加强对PLC控制系统设计的研究，对企业的良好、长远的发展具有重要的作用。

关键词：PLC控制；系统设计；研究

1 PLC控制系统概述

可编程逻辑控制器简称为PLC，它是集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体的综合性技术，主要应用在工业领域。在工业生产过程中应用PLC控制系统，可以通过可编制程序的存储器对内部的存储进行逻辑运算、计数与算术操作、顺序控制、定时等面向用户的指令，之后经过数字式或模拟式输入、输出控制各种工业的机械生产。另外，PLC控制系统和的配套设备是一个完整的体系，设计系统时要本着简单操作、易于控制、便于扩展的原则进行，从而保障该控制系统的使用可以实现工业生产的精准化和高效化。目前随着科学技术的日益成熟，PLC控制系统在冶金、机械、纺织、化工、食品等多个工业生产领域中得到了广泛的应用，因此应对PLC控制系统进行更为深入的研究。现代化的PLC控制系统应配合工业以太网、网络通信以及大数据等计算机高端技术，向着全自动、高效率、高精度的智能化生产过程控制方向发展。

2 PLC自动化控制系统的设计

PLC程序设计的主要目的是实现对生产过程中的所有活动的控制，主要内容为采集数据、控制顺序、处理数据等。PLC的内部结构包括CPU模块、内部存储器、电源模块与输入、输出单元等。具体步骤见图1。

2.1 PLC控制系统的硬件设计 硬件设计是保障PLC自动化控制系统安全、可靠运行的关键部分，也是PLC控制系统设计的重要部分。下面具体对其进行分析。

2.1.1 系统的输入电路设计 在进行PLC控制系统输入电路设计时，一般采用DC24V的输入电源，需要注意的是若电源带有负载就需要关注电源的容量，同时做好电源的短路防护准备工作，这样可以有效地保障系统的安全、稳定运行。此外，一般情况下输入电源的容量是输入功率的两倍以上，在设计时，为了更好地保证电路的安全，还应在电源之处或是恰当位置安装专门的熔丝。另外，由于AC85-240V这种供电电源的适应范围较广，应用较多，所以PLC控制系统输入电源的供电电源电压一般采用的是AC85-240V。而为了更好的减少外界环境对于电源的干扰，还应在电源上面安装必要的电源净化原件，最主要的有电源滤波器和隔离变压器。而在使用隔离变压器的过程中，我们可以引入双层隔离技术，这样可以通过屏蔽层减少高低频脉冲干扰。

2.1.2 系统的输出电路设计 进行系统的输出电路设计要做好相应的电路设计准备工作，依据企业的生产工艺、技术对输出电路的要求进行设计。输出电路应使用晶体管对不同的指示灯、变频器控制及调速进行输出，晶体管输出更是较高频率的PLC控制系统的重要支持，在系统频率较低时企业可以选取继电器为其输出，提升控制系统的负载能力，这样的设计更为简洁方便。另外，对于一些带有输出带电磁线圈的输出电路来说，为了防止浪涌电流的冲击，在设计时应该在直流感性负载的旁边接上续流二极管，以便吸收浪涌电流，从而有效地保护PLC控制系统的安全。

2.1.3 系统的抗干扰设计 目前PLC控制系统设计的重要内容随着科学技术的发展以及工业自动化程度的加深，变成了如何有效降低外界因素对其的干扰。我们通常采取以下三种方法进行系统的防干扰设计：一是，隔离。系统最直接解决干扰的方式就是隔离。由于原副边绕组之间的分布电容耦合造成PLC控制系统的高频率干扰，我们可采用1：1的超隔离变压器隔离高频干扰，来实现系统的抗干扰目的；二是布线，分散干扰的重要方式是布线方法，例如把弱电信号线以及原来的强电动力线路进行分开走线，从而达到良好的抗干扰目的；三是屏蔽，阻断干扰源传播的抗干扰方式是屏蔽，因为金属柜能够对静电和磁场起到很好的屏蔽作用，所以可以将PLC控制系统直接置于金属柜之中，提高系统的直接抗干扰性能。

2.2 PLC控制系统的软件设计 PLC控制系统设计中的另一个重要环节是软件设计，软件设计的具体化表现就是程序的编制，这也是PLC控制系统应用的关键部分，同时软件设计是以根据企业的生产过程控制的相关要求，将工艺流程图转换为梯形图为主要任务。PLC控制系统的程序按结构形式可将程序设计分为模块化程序设计和基本程序设计。基本程序既可以作为独立程序控制简单的生产工艺过程，也可以作为组合模块结构中的单元程序。模块化程序设计是指把一个总的控制目标程序分成多个具有明确子任务的程序模块，分别编写和调试，最后组合完成总任务的完整程序。这种设计思想和方法有助于系统软件设计更为简捷和适用。

3 PLC控制系统的调试与实践

PLC控制系统设计完成后要对其进行调试和实践，主要包括调试、测试、验收等过程，以此来保障设计的系统可以满足生产工艺的要求。对系统进行模块调试主要是对PLC控制系统中的软件系统及硬件设备进行调试，并且综合考虑外界因素对设备的影响，对生产线系统进行初始化设置，确保系统更好地满足生产工艺的需要。将内部程序设计、PC设计完备后，操作人员通过界面PC进行实际操作，完成对生产过程的全面控制。另外工业控制系统生产性能指标包括生产效率、工作时间、工作人数、工作复杂程度、安全程度、灵活程度等，通过这些性能指标对系统进行初步的估测，不断反馈与优化，逐步达到拟定的技术要求。

4 结束语

综上所述，目前我国社会经济和科技水平的发展，推动了PLC控制技术的进步，在工业生产中应用PLC控制系统，是实现工业生产全自动化的基本前提，也是促进我国工业经济发展的必然趋势。在此环境下，相关的工作人员应不断增强对PLC控制系统的研究力度，进一步完善PLC控制系统的各项功能，促进我国经济的良好发展。

参考文献：

[1]张萍萍.基于plc的气动机械手控制系统设计[D].电子科技大学，2013.

[2]令荣.基于PLC和触摸屏的开放式立体车库控制系统设计[D].兰州交通大学，2014.

[3]戴亮.PC-PLC控制系统设计[D].华东师范大学，2011.