基于PLC技术的自动化控制系统优化设计

发表时间:2019/10/17   来源:《基层建设》2019年第21期   作者:谷萍
[导读] 摘要:随着我国现代化进程的不断加快,我国的综合国力和国际竞争力得到显著的提升,逐渐跻身世界大国和实际强国的行列中,近年来随着我国对外开放力度的不断加强,从国际上引进大量先进的生产技术和管理经验,从而进一步推动我国各行各业的发展和进步。
        山东泰山钢铁集团有限公司自动化部  山东省济南市  271100
        摘要:随着我国现代化进程的不断加快,我国的综合国力和国际竞争力得到显著的提升,逐渐跻身世界大国和实际强国的行列中,近年来随着我国对外开放力度的不断加强,从国际上引进大量先进的生产技术和管理经验,从而进一步推动我国各行各业的发展和进步。在水电厂自动化系统中,随着水电厂中提高自动化水平,PLC在其中的应用发挥着越来越重要的作用。就此,本文针对PLC在水电厂自动化系统中的优化设计进行分析,以便更好地推进水电厂的可持续发展。
        关键词:PLC自动化;控制系统;优化设计
        一、PLC自动化控制系统的设备选型
        PLC主要是对工业生产进行自动化控制,而控制规模则根据具体的生产情况而定。经过近些年的发展,在市场上出现了多种类型的PLC系统,适用于不同的生产范围。在进行选择时,应充分结合自身的生产实际,对被控设备的各项参数进行准确的分析,同时,还要考虑到不同厂家的品牌价值、产品服务、技术支持等因素,经过调查比较,最后选择出最为适用的PLC系统。具体来说,可从如下几个方面进行分析:.
        1.1明确控制系统的规模
        应结合自身的生产流程、控制需要来明确PLC系统的规模。一般来说,可将其分为以下几种:初等规模,主要是应用在小规模生产过程,控制过程开关量为主;中等规模,主要是应用在生产较为复杂,闭环控制的系统中;大规模,主要是应用在生产规模比较大,实现自动化网络控制的系统中。
        1.2确定I/O点数和类型
        对于PLC系统的I/O点数和类型选择来说,应结合总体的生产流程、复杂情况进行整体上的考虑,这对于节省成本、提高企业效益非常重要。因其电流输出端所承载的负载有着很大的不同,所选材料也有所不同,适当的电流输出对于系统的稳定性有着关键性的影响。
        1.3系统编程工具的选择
        编程工具主要包括以下三种:一是,普通手持编程器,仅用于普通语句的编程,有着易操作、低成本的特点;二是,图形编程器,主要实现的是梯形图编程,操作方便,直观性强,但所需成本较高;三是,计算机编程,是当前最为先进的编程工具,利用计算机技术进行编程,成本较高,但应用这种方式的效率也是最高的,可用于各种复杂的自动化控制系统。
        二、LC自动化控制系统的优化设计原则
        PLC自动化控制系统优化设计工作中,设计人员务必要遵守标准设计原则,实际工作中,务必要充分满足PLC自动化控制的基础性能,在全面提升系统运行工作效率、简便运行操作流程为基础对整体系统开展优化设计方案,要最大限度地让PLC自动化控制系统契合工业生产的基础技艺,技术人员要根据工业生产实际情况对多类型材料进行综合分析选取。此外,PLC自动化控制系统的优化设计方案务必要能够为未来系统的改善创新提供可行性容量建议,以便后续能够进一步提升PLC自动化控制系统的运行效率。
        三、PLC自动化控制系统输入电路设计分析
        作为近些年来在我国工业生产中占据重要地位的技术内容,PLC自动化控制系统对整个工业生产和发展都起到非常重要的推动作用,在其整个系统中输入电路占据着非常重要的作用。根据本文对现阶段我国工业生产的总体发展情况进行调查研究发现,应用最为普遍的是AC85-240V的电压,这种模式下的电压相对比较稳定,因此其在大部分工业生产中得到广泛的应用,同时由于电压的特殊性和稳定性,其所受到来自外界的干扰也相对较少。在进行该种电压安装的过程中,相关技术人员首先要根据工业生产的实际情况以及对电压的需要对其电源进行相应的净化,在这一过程中最为重要的设备即隔离变压器和电压滤波器,二者通过相互配合,在整个安装的过程中为了保证工业生产的顺利进行,需要进行双层隔离技术的引进,尽量避免由于高低频脉冲对于整个系统运行的干扰。此外在系统的安装过程中还需要根据实际的安装情况对输入电路进行及时的测试,如果在这一过程中发现电压超过负荷的情况需要及时对其进行调整,防止出现短路现象给整个工业生产的正常运行造成严重的损害。


        四、PLC自动化控制系统的优化设计
        4.1硬件设计
        硬件设计,是其中最重要的一个环节,对于系统运行的安全性、可靠性有着很大的影响,下面依次进行论述。
        (1)输入电路的设计。PLC在供电电源的选用上,所选择的范围比较广,但是为了应对可能的干扰,需要增加相应的隔离元件,以及接地等措施来有效降低电路运行过程中产生的干扰。一般来说,电源会使用DC24V,在带有负载的时候需要考虑容量,避免出现短路等问题,这对于保证系统的安全性以及稳定性是非常关键的,因为一旦发生过载现象就会对PLC的运行造成很大的影响,多数情况下电源容量是输入功率的两倍。
        (2)输出电路的设计。根据工业生产的需要,各类设备的开启、停止都要经由晶体管来完成输出,其更多的适用于高频的动作上,反应时间短;其他情况下,则应在继电器完成输出,这有利于实现输出电路的设计,对于提高系统的抗干扰能力也有一定帮助。
        对两个比较关键的输出量来说,不仅在系统的内部实现互锁,还要在其外部也实现互锁,以提高系统运行的可靠性、稳定性。如果是一些比较常见的交流开关类型的负载形式,则需要应用中间继电器来完成相应的驱动。
        (3)抗干扰设计。随着自动化技术的不断发展,变频调速装置的应用也变得越来越广泛,一方面改善了系统的性能,另一方面也带来了交流电网层面的污染,以及干扰性问题,因此,在进行系统设计时还要考虑到抗干扰的问题。通常来说,会用到下面这三种方法:
        一是,隔离,由于系统中出现的高频干扰是因为其中的电容之间发生耦合而造成的,因此,就要用到超隔离变压装置,将中性点经过电容来进行接地;二是,屏蔽,常常会用到金属的外壳来完成屏蔽作用,将系统安装在金属装置里,再对其外壳进行接地,以隔离磁场,避免出现对信号的干扰;三是,布线,在布设线路的过程中,要注意分开强电、弱电信号,以提高系统的安全性。
        4.2软件设计
        软件的设计也是非常重要的,主要是根据相应的标准将工艺的程序图转换为梯形图,过程的编写则是其具体实现形式。在应用阶段,好的设计方案是非常关键的。
        (1)程序的设计理念。基本的程序,不但可以利用独立的程序对简单的生产过程进行控制与管理,还能组合成模块化的单元程序,基本程序机构有很多种,需根据生产需要进行合理的选择。
        模块化的程序,则是对一个总体的控制目标程序进行划分,进而得到多个小的程序模块,接着再逐一进行编写、调试,最后将其组成一个完整的程序。在当前的自动化系统中,多数采用的是这种设计理念,因为各个生产模块都有其独立性,互相之间又有着一定的联系,可进行修改,适用于比较复杂的生产过程。
        (2)程序的设计要点。I/O点数分配,应基于从前至后的基本原则,将相关信号数据进行汇总、分析,以便于后续的维护。当然,不能重复应用一个编号。此外,系统中大量用到的内部继电器等,也要进行集中分配。
        结语:
        PLC自动化控制系统凭借自身自动化、便捷化等优势广泛应用于现代机械化生产过程中,但也正是由于系统自身的自动化性能,致使系统在设计运行中易于出现电磁干扰等问题,为确保PLC自动化控制系统能够安全稳定地运行,务必要对系统进行优化设计。实际工作中,设计人员务必要及时和工作人员进行实践沟通,以便整体把握系统中时常出现的运行问题,以确保优化设计方案能够全面符合实际生产需求,从而确保工业生产企业长期稳定地发展与前行。
        参考文献:
        [1]魏昇.通信技术在PLC自动化控制系统中的应用浅析[J].电脑迷,2017(08):156.
        [2]刘鹏魁.PLC自动化控制系统优化设计[J].化工设计通讯,2017,43(01):185.
        [3]翟文权.基于PLC和运动控制器的电气自动化实验平台的设计[J].自动化与仪器仪表,2015,(12):28-29.
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