姜學(xué)慶

（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

早在1986年，美國通用汽車生產(chǎn)公司開始提出和研制PLC技術(shù)。緊接著PLC技術(shù)被流傳到世界各地，逐漸為人們所接納。我國第一臺自己的PLC于1974年率先被研制出來。不斷更新和發(fā)展的電子技術(shù)為PLC技術(shù)的發(fā)展提供了必要的技術(shù)保障。在其逐漸完善的過程中，PLC技術(shù)中融入了更多元化的技術(shù)因素，這一發(fā)展使得PLC的數(shù)據(jù)處理、傳送和控制能力得到了不斷地加強(qiáng)。

1 PLC現(xiàn)狀分析

PLC的全稱是可編程邏輯控制器（英文名稱即Programming Logical Controller）。通俗地說，它就是一臺簡單的特殊電子計(jì)算機(jī)。它可以在特殊的工業(yè)環(huán)境下使用，即使是條件十分惡劣的環(huán)境，它也可以控制很多執(zhí)行設(shè)備。其內(nèi)部的存儲設(shè)備是可編程的，預(yù)先準(zhǔn)備好的控制程序代碼存入存儲設(shè)備，就可以令其根據(jù)條件的變化，執(zhí)行相應(yīng)的命令，根據(jù)其輸出的數(shù)字或者模擬信號來區(qū)分指令進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對不同設(shè)備的控制[1]。

2 PLC技術(shù)和PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 PLC技術(shù)

PLC技術(shù)的全稱是可編程控制器，它是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)出來的一項(xiàng)新技術(shù)。它實(shí)際上是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種表現(xiàn)形式。在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域里，一種專業(yè)的自動(dòng)化控制器也應(yīng)運(yùn)而生這種控制器在電子自動(dòng)化生產(chǎn)中占有重要地位，其產(chǎn)品性能也在不斷的優(yōu)化發(fā)展?，F(xiàn)在的PLC技術(shù)基于原來的基礎(chǔ)不斷的發(fā)展，并發(fā)生了變化，我們依舊稱呼它為PLC技術(shù)。運(yùn)行相關(guān)程序，借助于相關(guān)軟件，用戶的各種需求都能得到滿足[2]。根據(jù)提前輸入好的編碼，依照順序和指令代碼，運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制的目標(biāo)。一般說來，處理器要執(zhí)行一個(gè)接一個(gè)的命令，循環(huán)往復(fù)。這種電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)來說，有兩大優(yōu)勢。其一是連接線的數(shù)量較少。PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出端需要連接線，其它的是不需要連接實(shí)際線路的。相關(guān)的軟件之間的連接就可以保障系統(tǒng)的運(yùn)行。二是不需要隨時(shí)調(diào)整和變化程序，因?yàn)镻LC系統(tǒng)中獲取信息、處理信息和存儲信息都有固定的運(yùn)行程序。

PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)部包含四大結(jié)構(gòu)：即電源、處理器、存儲器和相應(yīng)的功能處理模塊。系統(tǒng)的順利運(yùn)行得益于每個(gè)組件的相互配合?？刂葡到y(tǒng)是基于電源組件來控制其它模塊的。因此，電源組件在控制系統(tǒng)中起著十分重要的作用，如果電源出現(xiàn)故障，則其它功能的運(yùn)行就難如登天。控制系統(tǒng)的核心位置被處理器占據(jù)著，該模塊有著相當(dāng)強(qiáng)悍的數(shù)據(jù)處理功能，它可以轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)之間的信息。在電氣自動(dòng)化控制環(huán)境趨于復(fù)雜化的背景下，只有實(shí)現(xiàn)功能模塊和系統(tǒng)組件的良好配合，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

2.2 PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)每一個(gè)被控制對象都有基本工藝要求，為了更好的實(shí)現(xiàn)這一要求，可以對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這一舉措有利于提高自動(dòng)化控制水平，有利于提升產(chǎn)品質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)模式。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)程中，在符合生產(chǎn)工藝要求的前提下，也需要遵循優(yōu)化設(shè)計(jì)原則：

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)要遵循的最基本原則是要盡可能地滿足被控制對象的基本工藝要求。這一原則要求預(yù)先詳細(xì)了解控制系統(tǒng)的基本用途和重要應(yīng)用環(huán)境，廣泛收集相關(guān)資料并對其進(jìn)行歸納整理。依靠這些數(shù)據(jù)反饋，與專業(yè)的設(shè)計(jì)人員溝通出一套科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。除此之外，還要協(xié)調(diào)好各方面關(guān)系，對設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題做到及時(shí)解決[3-4]。

（2）最大限度的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案需要確保PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)能正常使用其基本功能，尋找設(shè)計(jì)與效果之間的平衡點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)角度，確保方案合理，便于操作執(zhí)行。

（3）安全、可靠是優(yōu)化設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)中需要遵循的主線。這一原則要求確保系統(tǒng)的使用安全和可靠是提升PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)效率和質(zhì)量的前提條件。

（4）堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā)，確保PLC容量合理。優(yōu)化設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制系需結(jié)合多種工藝、改進(jìn)生產(chǎn)路線，其目的在于提升生產(chǎn)效率。

3 PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.1 增強(qiáng)抗干擾能力

在大多數(shù)環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場一般都使用PLC控制器。在實(shí)際操作中，PLC控制器在運(yùn)行期間很容易受到各種因素的干擾，諸如周圍環(huán)境、設(shè)備、電子信號等。電弧干擾、反電勢干擾、共模干擾和常模干擾是最常見的四種干擾形式。針對這些干擾類型，可采取如下方法，增強(qiáng)其抗干擾能力:

（1）添加隔離變壓器。其位置設(shè)在PLC控制系統(tǒng)的電源處，并做好接地處理，這樣一來，可以有效減輕電流流過電源線所產(chǎn)生的電流干擾。此外，為減輕信號的干擾強(qiáng)度，可以在隔離變壓器的前方增設(shè)一個(gè)濾波器[5]。

（2）并聯(lián)浪涌，抑制感性負(fù)載。在電路中，電感性負(fù)載可以存儲能量。PLC電路中的感性觸電短路引發(fā)感性負(fù)載周圍釋放大量電能，進(jìn)而引發(fā)電弧現(xiàn)象。若電弧小，會(huì)干擾電路，相反則很可能損毀電子元件。在PLC電路中，感性負(fù)載兩端并聯(lián)浪涌可以抑制感性負(fù)載造成的干擾或破壞[6]。

（3）選擇接地方式。PLC系統(tǒng)若接地良好，可以有效地抵抗電路中的電磁干擾，即使電壓產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，也可以有效減輕PLC控制系統(tǒng)因電壓沖擊造成的電路損害程度。依據(jù)PLC控制系統(tǒng)的類型，選擇并聯(lián)接地或一點(diǎn)接地兩種不同的接地方式。以此來免遭電磁干擾，削弱電壓沖擊的破壞力[7]。

（4）選擇不同的電纜線路。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)周圍的電路系統(tǒng)中，電流流過電線時(shí)會(huì)有電感和電容產(chǎn)生，這也是造成信號干擾的一部分原因，為削弱其干擾性，交流電路、直流電路要選擇不同的電纜路線。

3.2 增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性

有諸多因素都可以影響到PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性，比如PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)本身的質(zhì)量好壞，周圍電路的干擾的強(qiáng)弱、硬件設(shè)計(jì)的達(dá)標(biāo)與否，軟件的設(shè)計(jì)符合規(guī)范與否、PLC系統(tǒng)周圍環(huán)境。溫度在零度以上，五十五度以下，濕度在百分之三十五以上，百分之八十以下的工作環(huán)境下，PLC原件及控制系統(tǒng)可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且使用壽命較長。若軍工出產(chǎn)的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)則能夠在濕度和溫度條件更惡劣的環(huán)境下，也能保證正常運(yùn)行[8-10]。

除此之外，PLC原件或整個(gè)控制系統(tǒng)有不同程度的毀壞，也有可能是由于PLC控制系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)的塵埃、油煙、水蒸氣、酸堿性揮發(fā)氣體等因素，基于此，在特殊領(lǐng)域確保PLC運(yùn)行的環(huán)境可使用特殊手段。

4 結(jié)論

PLC是專門為在工業(yè)環(huán)境中使用而設(shè)計(jì)的電子操作系統(tǒng)。一般情況下，它可以在沒有保護(hù)手段的情況下正常運(yùn)行。如果工作環(huán)境過于苛刻或電磁干擾十分強(qiáng)烈的情況下，程序的運(yùn)行就會(huì)出錯(cuò)，設(shè)備出現(xiàn)故障甚至影響整個(gè)系統(tǒng)。因此，PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性的提高勢在必行。另外，在設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)階段，如何增強(qiáng)PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力也需多加注意?；诖?，優(yōu)化設(shè)計(jì)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)是相當(dāng)重要的舉措。要想實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)最優(yōu)化，需在不斷地實(shí)踐中改進(jìn)方案，多方磨合，反復(fù)試驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。本文結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗(yàn)，分析優(yōu)化設(shè)計(jì)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)這一問題主要側(cè)重于兩方面：一是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，二是軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)而提出個(gè)人所見，為各位同行的進(jìn)一步研究起到拋磚引玉的作用。