PLC控制系统的优化分析

【摘要】本文首先介绍了可编程序控制器（PLC）、PLC的应用，其次研究了PLC自动化控制现状，并且深入探讨了PLC自动化控制优化。本文的研究具有重要的理论价值，推动PLC自动化控制。

【关键词】PLC；控制系统；优化；分析

中图分类号： TM571 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

随着现代技术的不断发展，我国的信息技术发展迅速，并且取得了前所未有的成绩。PLC技术是现代工业自动化技术的顶梁柱之一，对工业的发展有着巨大的作用，我们必须加强对其的研究，更好的优化PLC自动控制。

二、可编程序控制器（PLC）简介

1、PLC的自动化控制系统概述

PLC 是 Programmable Logic Controller的缩写，即可编程逻辑控制器。IEC（国际电工委员会） 对PLC的定义是：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC） 取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置，而广泛应用于工业控制领域，成为现代工业控制的三大支柱之一。

2、PLC的基本结构

PLC 的实质就是一种可以用于工业控制的计算机，并且其硬件结构和微型计算机基本相同，都具有五大基本构件：电源、CPU、存储器、输入输出接口电路（I/O 模块）和编程设备，此外PLC还有通信模块、功能模块、人机界面等特有构件。PLC采用逻辑扫描技术按照顺序来进行工作的，并且每进行完成输入采样、用户程序执行和输出刷新这三个阶段便是完成了一个扫描周期，PLC 就是这样用一定的扫描速度来重复运行这三个阶段。

三、PLC的应用

可编程序控制器（PLC）的应用范围大体上可分为以下六种：1）开关量的逻辑控制，它在这方面的应用是最广泛的，通过实现逻辑控制和顺序控制来取代继电器；2）运动控制，这项功能已经广泛运用于各种机械设备如机床、机器人、装配机械等；3）模拟量控制，由于PLC具有可以将流量、温度等模拟量值转换为数字值的模块，这就提供了两种应用途径--CPU 处理控制和转换模块再次转换为模拟量来控制；4）过程控制，由于现在大中型的PLC都具有多路模拟量PID控制功能和I/O模块，这就使PLC可以构成闭环控制来进行过程控制，因此它可以被广泛用于锅炉、水处理、反应堆等领域；5）数据处理，PLC都有强大的计算和处理等运算能力，这些可以进行数据的采集分析与处理；6）联网通信，现今的PLC都可以实现PLC与PLC之间以及PLC与上位机和其他设备之间的联网通信，进行信息的交换和共享，以构成多级分布式控制系统。

四、PLC自动化控制现状分析

PLC技术能够在众多领域的到应用，并且现在的生产和控制越来越依赖于PLC技术，这说明PLC设备和技术的优点非常明显。但是现在工业和生产环境和过程都比较复杂，PLC在当代使用中还是会存在着一些不足。

1、PLC自动化控制的优化效果

（1）控制智能化

PLC是针对外部控制的，它能够对设备的开关、流量、温度等一些信息进行控制。通过软件编程，把程序输入到PLC设备中，通过中央处理器进行集中处理 ，并且通过识别I/O点数对外部的设备进行管理和控制。这个过程是在软件编程的辅助下进行的，选择合适的程序和PLC设备，就能够很好的对设备进行控制。减少人工的参与，并且整个工作流程相对流畅和稳定。

（2）工作效率高

PLC自动化控制能够对数据进行快速的识别，并且在短时间内完成输入和输出信息，对设备进行控制。这些工作都由CUP进行处理的，在短时间内能够进行高速运算，并且对命令做出反应，工作效率非常高。

2、PLC 自动化控制的缺点

PLC自动化控制还是存在一些不足的，在现在生产中，PLC自动化控制不能够较好的适用于复杂的生产环境，并且没有较好的稳定性，另一方面就是如果有突况PLC设备不能够智能识别。

五、PLC自动化控制系统的优化设计

基于PLC 广泛应用，这里拟从以下三方面来谈 PLC 自动化控制系统的优化设计。

1、提高 PLC 自动化控制系统的抗干扰性

提高PLC控制系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。一般说来，干扰的来源主要分为电弧干扰、反电势干扰、共模干扰、常模干扰四种情况、在大体了解了以上四种干扰的情况后，笔者结合实践的经验，认为应当从以下几个方面提高PLC自动化控制系统的抗干扰性，进而优化设计PLC的自动化控制系统：

（1）电源部分防干扰方法。电源质量的好坏直接影响PLC控制系统。电源变压器是电源部分的主要元件，故笔者认为，在较强干扰情况下，可以在PLC的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器。且变压器的容量应比实际需要大1.2 到1.5倍左右，隔离变压器可以抑制从电源线窜入的外来干扰，提高抗高频共模干扰能力，屏蔽层应可靠接地。并且在条件允许的情况下，还可以在隔离变压器前加入滤波器，干扰信号经滤波器隔离后大大减弱，增强PLC自动化控制系统的稳定性。

（2）对感性负载的解决方法，感性负载具有储能作用，当控制触点断开时，电路中的感性负载会产生高于电源电压数倍甚至数十倍的反电势，触点闭合时会因触点的抖动而产生电弧，它们都会对系统产生干扰。当PLC的输入、输出端接有感性负载时，应在它们两端并联浪涌电压抑制电路。

（3）正确选择接地点，完善PLC装置的接地设计。良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。并且可以避免偶然发生的电压冲击危害。笔者结合实践，认为PLC控制系统接地线应当采用一点接地和串联一点接地方式。

2、提高PLC自动化控制系统的可靠性

PLC 控制系统的可靠性在很大程度上依赖于硬件电路的设计，其中包括PLC 的使用环境、电源、输入、输出电路等。笔者结合实践，提出以下几点优化设计：

（1）在PLC控制系统的使用环境方面进行优化设计。我们知道，PLC及其外部电路都是由半导体集成电路、晶体管和电阻、电容等元器件构成的，温度和湿度以及周围的空气变化将直接影响这些元器件的可靠性和寿命。一般而言，PLC及其外部电路（I/O模块、辅助电源等）可靠工作的环境温度为0～55℃，PLC允许的相对湿度一般在35%～80% ，并且周围空气中不能混有尘埃、导电性粉末、腐蚀性气体、水分、油分、油雾、有机溶剂和盐分等，否则会引起下列不良现象：尘埃可能引起接触不良，或使滤网的网眼堵住，使盘、柜内温度上升；导电性粉末可能引起误动作，绝缘性能变差和短路等。所以针对以上问题，应当采取进一步的优化措施。

（2）PLC的电源与接地。PLC本身的抗干扰能力很强，通常只需将PLC的电源与动力电源分开配线，对于电源线的干扰，一般都有足够强的抑制能力，但是考虑到生产现场各类电气设备频繁启停造成的电网电压波动较大，所以采取交流净化稳压电源供电方式，一方面可使电源稳定，同时可减少设备与地之间的干扰，提高系统的可靠性。

六、结束语

近年来PLC应用广泛，在很多领域都得到应用，并且取得了较好的效果。但是PLC还存在一些不足，这些不足影响着PLC的发展，需要我们不断优化，来达到理想的更好效果。

参考文献

[1]李军,张春龙.谈PLC自动化控制系统优化设计[J].中国新技术新产品,2010-01-25.

[2]刘光起,周亚夫. PLC技术及应用[M].北京化学工业出版社,2008.