工业自动化控制系统的设计
【摘要】：随着计算机和微电子技术的飞速发展，plc控制系统得到了极大发展，在现代工业自动化生产过程中发挥着越来越重要的作用。本文介绍了在工业自动化生产过程中plc控制系统的设计方法以及在使用中需要注意的一些问题。
【关键词】：工业自动化生产；plc控制；设计方法
中图分类号：tu27文献标识码： a 文章编号：
引言
plc是集合了自动控制技术、计算机技术以及通信技术的数字运算操作的电子系统。在对plc进行设计时，就是以工业环境为出发点来开展设计工作的，在初期，plc系统只能够控制单台设备，随着科学技术的发展，在今天，plc系统已经能够控制整个工厂的自动化了。
1 plc技术的特点
通过对实际应用过程的研究和调查我们可以发现，plc技术有很强的通用性和可靠性。此外其编程也比较简单，使用也更加方便。plc技术之所以具有很强的通用性，是因为plc采用了存储逻辑，即用程序的存储方式来对逻辑进行控制，使得在存储控制时，只要改变程序就能够实现逻辑的控制。在设计plc的过程中，因为采用了隔离、接地以及滤波等干扰措施，并且由于系统中的冗余配置和模板机箱中电磁兼容的设计，使得其具有了更强的故障诊断能力和抗干扰能力。此外plc因为能够进行逻辑控制、数据转换以及模拟
调节，所以它能够对单条或者全部的生产线进行控制，同时还能和不同的产品、不同的pc进行通讯，这一特点能够有效地推进工业自动化的发展。
2在工业控制中plc的应用范围
2.1应用于工业过程方面的控制
当前，随着plc技术的不断发展，其已经不再局限在离散过程的控制领域中，而是被广泛地应用于连续控制的领域中了。在竞争日益激烈的传统工业过程控制市场中，已有越来越多的供应商开始了对其的相关研究，力求转移他们的过程控制领域。
2.2应用于运动方面的控制
在运动控制的领域中，plc的应用已有了很长的一段时间，并且保持着稳步增长的趋势。在运动控制中，plc系统可以对直线或是圆周运动进行控制，其中所使用的控制模块都是专用的运动控制模块，如在电梯和机床上的应用等。
3 plc控制系统的设计方法
3.1选择plc机型的基本原则。plc控制系统由plc控制器、输入和输出模块组成，对其进行设计需涉及plc选型及程序设计。考虑到plc的应用场合、工艺流程、控制要求、程序难易程度等不确定因素。因此，很难固定一种选择机型的标准，但可以通过以下几点来帮助控制器的选择：①考虑i/o点的数量，根据实际需要的i/o 点数确定控制系统需要的输入、输出模块数量，通常留出约10%的充裕量为今后发展与改进的空间；②只要i/o点数够用，大多数的
plc机型均可满足要求；③i/o点数不同，相应地内存容量也会有差别，选择内存容量也要留出一定充裕量（一般为实际运行程序的25%），不单纯追求容量大，只求够用原则。另外，合理采用其基本功能和一些高级指令还可缩短程序，大大节省内存空间；④考虑控制系统，plc在结构和功能上的合理性。单机控制系统的i/o点数不多，不会涉及plc间的通信。不过若要求功能较强、具有处理模拟信号的能力时要选用整体式机型；若只有开关量控制则可选用omron c系列的p型机等。中型plc的数据模块，其配置灵活、易于扩展，但成本较高；⑤一个企业尽量选择同一款plc机型。3.2选择方法。①确定系统规模，明确系统需要单机还是网络控制；②计算输入和输出点数，在留出一定充裕量的基础上选购；③确定负载类型；④确定产品需要的存储容量和运算速度；⑤编程器的选择。
3.3输入回路的设计：①电源回路：plc的供电电源通常为
85-240vac，也有24vdc，应用范围宽，不过应加装一些电源净化元件，像1:1隔离变压器、电源滤波器等增强抗干扰能力；②使用plc 24v直流电源；③使用24v外部直流电源；④输入灵敏度。
3.4输出回路的设计。
系统输出频率≤6次/min选继电器输出，它设计简单，抗干扰、带负载能力强；当≤10次/min还可采用三极管输出方式。
3.5选择“com”点。不同plc产品，“com”点数一样。一个“com”点可带8个、4个、2个甚至1个输出点。电流大、负载种类多时采用1-2个输出点plc产品，在每个“com”点处增加1a熔丝，那
么1-2点输出要加2a熔丝，相似地，4-8点则加5-10a熔丝。3.6外部驱动电路的设计。如果plc输出无法直接带动负载，就要考虑采用外部驱动电路。三极管、固态继电器、晶体管均可。同时，应当采取保护电路以及浪涌吸收电路，并在每路上用显示二极管led来指示。另外，plc输入、输出布线具体要求可参见相应产品说明书。
3.7选择扩展模块。对于≤80点的系统不需要扩展，当≥80点或更大时就要考虑扩展。不同公司的产品对系统总点数、扩展模块数量均有限制。模块种类很多，包括单输入、单输出、输入输出、温度、高速输入模块等，在编制软件时具体选择就要根据自己的实际需要。
3.8网络设计。plc网络设计的难度要远远大于单机控制。首先选用熟悉的机型；然后深入仔细地了解其基本指令、功能、指令执行速度、用户程序的储存容量等；此外还有通信接口、协议，数据的传输速度等；最后向plc商家寻求相关的网络设计、软件技术支持、完备的技术资料。工作站的层数根据系统的大小来确定。
4关于应用在工业领域中的plc技术的抗干扰分析
4.1干扰的来源在工业自动化领域中，plc的干扰来源主要有三个方面：系统外引线的干扰、辐射干扰和来自于plc系统内部的干扰。系统外引线的干扰主要来源于电源干扰和因信号线引入所带来的干扰，这是在我国工业现场最为严重的干扰形式。辐射干扰是通过雷电、电力网络或者无线广播电视等而产生的，具有分布复杂的
特点。对于来自plc系统内部的干扰来说，其主要是因为内部的电路或者元器件之间的电磁辐射而产生。
4.2增强plc的抗干扰能力的有效办法
4.2.1要选择抗干扰能力强的设备。在选择设备时，首先要考虑的就是设备的抗干扰能力。要对其电磁的兼容、抵抗外部干扰能力等进行细致的了解。此外，还要明确生产厂家所提供的抗干扰指标，例如耐压能力和允许的电场强度的范围等。最后，要对在相似工作中的应用环境进行考察。在选购进口产品时，要充分考虑我国电压与设备生产国的电压之间的差距，严格按照gb/t13926这一标准进行采购。
4.2.2综合的抗干扰的设计。在进行综合的抗干扰的设计工作时，可以从系统外部的抑制措施进行考虑，其主要表现为：首先，分布设置动力电缆，对外引线实施滤波和隔离，减少通过外引线引入的传导电磁干扰；其次，要对plc以及外引线进行屏蔽空间辐射电磁干扰；最后，要正确地设置接地点并利用软件来提高系统的可靠性和安全性。
5结束语
通过在实际中的应用和研究可以发现，当前plc已经凭借可靠性、可操作性以及安全性等优势而被广泛地应用于工业自动化领域之中。随着工业自动化领域的持续发展，其对plc的要求也会越来越高。因此，相关的技术人员要加强对plc的研究，使其能够不断地满足工业自动化领域的需要，为工业经济的发展提供强有力的保
