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[关键词]自动化控制系统；设计；应用
中图分类号：TM763 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0362-01
1.工业自动控制系统的定义
自动控制，指的是在没有人直接参与的情况下，利用控制器自动调节和控制机器设备或生产过程的工作状态，使之保持不变或按预定的规律变化这样一种现象。自动控制系统是由一些机电元件或装置以实现自动控制为目标而按照一定的为一式和内容连续组合而成的一个整体。
而工业自动控制系统控制对象是工业机械，现代工业机械系统与自动控制系统常常融合在起，构成“机电一体化系统”。按控制系统有无反馈划分，如果检测系统检测输出量，并将检测结果反馈到前面，参加控制运算，这样的系统称为闭环控制系统。按控制系统中的信号类型划分，如果控制系统各部分的信号均为时间的连续函数，称为连续控制系统。如果控制系统中有离散信号，称为离散控制系统。按控制变量额多少划分，如果系统的输入、输出变量都是单个的，称为单变量控制系统。
2.工业自动化控制系统的特征
工业自动化控制系统自身有着较为鲜明的特征，主要体现在安全可靠性，首先是自动化设备或者是在控制系统当中，都有着专门自动报警以及自动停止诊断功能，这样就有效降低工业自动化当中的事故发生可能性，加强了生产的安全性。而且由于自动化控制系统中采用的电子器件自身不会发生磨损，故此在稳定性方面就得到了有效保证。另外工业自动化控制系统的应用上有着广泛性特征，不单能够在机械制造业得到应用，同时也能够在农业以及建筑领域得到实际的应用。
工业自动化控制系统的特征还体现在工作质量高以及生产能力高方面，工业自动化控制系统在控制程序基础上使用高精度及高灵敏度的工业自动化设备，有效避免人为失误造成的事故。从而将生产管理人员的工作效率得到有效提升，并减轻了自身的负担，通过自动化的控制系统能够对工作状况进行实时的监控，从而保障了工作质量。除此之外还对能源消耗得到了有效节约，对行业的劳动形式得到了改变，形成了更高层次的技术性工作方式，在工业自动化控制系统作业下的有关产品也在向着技术集约型的方向进行发展迈进。
3.工业自动化控制系统的构建
工业自动化系统的构建主要是建立在数字模型的基础上，对其理论进行分析和研究，因此通过数字表达式对工业自动化控制系统输入输出变量以及对变量间的关系进行详细的分析和描述，能够设计出合理科学的系统。工业自动化控制系统通过微积分的方程式进行构建。机械自动化控制系统变量间的关系以及输入输出变量通过数字表达式能够进行详细描述，且能够实现系统的科学设计。另外，利用微积分方程式能够对自动化控制系统进行构建，如下式：
Mx（t）+Bx（t）+kx（t）=f（t）
对上述公式的理解可以通过图1来实现，图1为铅垂方向机械平移系统示意图，该系统示意图主要由质块以及阻尼器和物种弹簧所构成。
4.工业自动化控制系统的应用
工业自动化控制系统在生活中得到了广泛的应用，并且有了诸多领域的应用，其中在汽车制造领域中的应用上，汽车的制造过程中有焊装以及冲压和总装等几个重要的工艺。尤其是冲压车间是危险性最高的一个环节，故此，通过工业自踊控制系统在其中的应用能够有效加强其工作的效率提升。具体的应用上主要是在压机间采取机械自动化装置的连接，然后进行加工件的传递，这样在首台压机完成了冲压成形后通过机械手再传递给下一台。这一系统的应用过程中有着紧急停止装置，为能对直接出现的危险进行有效消除，压机的生产线当中的操作台和现场电箱都要进行装设紧急停止的功能。这是为在机器设备控制中能对无意间的重新启动进行避免的重要装置。另外在安全门的防护设备上，是对人员在压机内遇到危险进行防止的有效措施，也是工业自动化控制系统的重要部分。压机部分比较多的是采取安全电磁开关锁，这一安全电磁开关锁有着安全锁定及延时解锁的释放功能，在安全性能上较高。另外在钢铁制造产业当中也有着重要的应用，不管是冷轧生产线还是整卷钢板开卷再卷都有可能对人员造成伤害，所以将工业自动化控制系统在这一生产中进行应用就能够保证人员的安全。钢铁工业的发展工作中，管理人员需要常常进入机械工作区域进行维修的调试工作的实施，由于机器的控制功能比较复杂，为能保证人员的安全就要将自动化控制系统进行应用，在独立安全控制系统的应用下能够起到保护作用。
5.结束语
工业自动化是我国目前工业发展的大方向和主流趋势，可以大大的推进我国经济社会的发展，但是我们不可以盲目的进行工业自动化生产，要充分结合我国具体的经济和技术等方面的国情，对工业自动化控制系统进行探究，使我国工业自动化朝着稳定安全的方向发展。
参考文献
[1] 乔固.机械自动化控制系统浅谈[J].科技风，2010，07：264.
1镀锌生产线概述
马钢股份有限公司冷轧板厂1#连续热镀锌线是马钢公司投入使用的第一条镀锌生产线。该镀锌生产线年均生产能力为3.0×105t，产出产品为镀锌薄板（供建筑业、家电制造业和彩涂业使用）。本生产线自动化控制系统由3部分构成：①一级。是指基础自动化系统。②二级。是指模型控制系统。③三级。是指与厂级自动化系统对接的部分。
2网络结构分析
针对镀锌生产线所设置的自动化控制系统由两级网络构成，一级为生产控制工业以太网网络，二级为生产管理以太网网络。两级网络结构建立在TCP/IP协议基础之上，可实现数据通信，并经过一级信号数据库服务器与二级服务器连接。在镀锌生产线自动化控制系统网络结构中，一级自动化系统中的PLC控制器以其所对应的操作终端、二级操作终端作为两级以太网网络的节点，并在不同的位置接入以太网内。现场远程I/O接口在Genius网络支持下与PLC终端连接，带位置控制的设备装有编码器，按区域组成4个Profei-Bus网，分别接至入口、中间、出口PLC控制器Profei-Bus的主板，从而实现对位置的精确控制。镀锌生产线现场传动设备基于IS-BUS与PLC终端连接。对于独立设备，比如镀锌生产线上称重设备、焊机和气刀等，与系统的接口为以太网直接与PLC终端的连接。
3一级自动化控制系统的构成
3.1一级数据库服务器
在一级自动化控制系统中，一级数据库服务器的主要应用功能是对整个镀锌生产线的运行状态进行全面监测和控制，分析网络通讯的运行情况，收集生产控制所需的关键数据信息，根据运行状态生成报警信息，遵循优先权分级标准对报警信息进行管理，并可提供镀锌生产线在各种状态下的生产报告。
3.2操作终端
在一级自动化控制系统中，操作终端的主要价值是辅助对镀锌生产线运行状态的检测和控制，为各种生产控制功能的实现提供必需的画面组态支持，并根据画面对生产控制操作提出建议。在本文所构建的自动化控制系统中，可应用GE-Fanuc所提供的人机界面实现操作终端的功能。该人机交互界面的最大特点是实现客户与服务器HMI系统的融合，实现全网络化的监督控制和数据收集功能。其基本构成包括服务器和终端两部分，前者负责采集、发送生产线的运行数据；后者负责连接服务器，并显示和控制数据。
3.3PCL控制器终端
在一级自动化控制系统中，GE-InnovationPLC控制器是实现大量自动化控制功能的核心模块之一。相比于模拟控制模块而言，为了更好地满足镀锌生产线对自动化控制提出的要求，本文选用了基于可用控制块语言编程的控制器。本类型PLC控制器具备中断驱动操作的控制中心，响应速度快、诊断功能强，支持多类型的I/O接口，在复杂的大型系统中的应用价值较高。
3.4传动设备
本系统中的传动设备为Toshiba公司的IGBTPWM变频器。在一级自动化控制系统中，传动设备的主要功能是实现对交流电动机的调速控制，根据其使用范围可进一步划分为无传感器矢量控制和有传感矢量控制两部分。传动柜直流电源有IGBT整流和二极管整流两种，IGBT整流元件的整流柜用于开卷机、活套、张紧辊、夹送辊和卷取机等；二极管整流元件的整流柜主要用于风机、刷辊等。
4二级自动化控制系统构成
4.1过程自动化功能的实现
在本系统中，过程自动化功能的实现主要包括以下4部分：①接收一级自动化控制系统发送的处理命令，并通过PDI原始数据输入的方式处理每个卷所对应的信息；②在对卷信息进行处理的过程中跟踪卷动态，并生成与之相对应的调整设定点，显示有关线、卷的修改参数信息；③通过操作员显示屏幕对非正常运行状态提出报警指令；④诊断各个卷的产出性能，并形成数据报告。
4.2生产控制模型
在整个镀锌生产线自动化控制系统中，共涉及2个生产控制模型，分别为有关镀层重量的控制模型和有关加热退火炉燃烧状态的控制模型。模型机软件系统采用日本新日铁公司提供的技术。在模型的选用和构建过程中，可在二级自动化控制系统的以太网网络挂设专用计算机，并通过网络实现与二级服务器的信号交换。二级系统接受三级系统下发的钢卷信息，并通过协议地址发送至模型机，模型机将符合该钢种的控制数据在焊点到达退火炉和镀层测厚仪时分别传输给它们，从而达到自动控制炉温和锌层厚度的目的。
4.3二级系统与厂级系统的接口部分
二级系统和三级系统之间的数据传递会经过ODBC数据库。二级系统将建立一个与三级系统数据库的ODBC连接，并直接从三级数据库中读取所需的数据。当卷数据处理完成后，二级系统将通过ODBC连接直接将所有的卷数据写入三级系统数据库。
5结束语
关键词:高炉自动化控制系统
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0013-02
高炉自动化控制系统具有组成设备多、位置分散、设备间联锁关系强、设备运行环境恶劣、安全性可靠性要求高等方面特点,基于PLC的高炉控制系统,在考虑高炉炼铁系统特点和要求的基础上,充分利用了PLC可靠性高、性能优异、功能丰富、扩展性好、易于使用等方面的优势,给出了针对性强和个性化的解决方案。
1、系统设计
高炉控制是集机械、电气控制和计算机应用为一体的技术,采用以PLC为核心的,集中与分散相结合的自动化控制系统,系统由1个中央控制室和上料系统、高炉本体、热风炉、除尘等四个控制站组成,通过高速100Mbps光纤工业以太网进行数据通信,自动化过程监控系统的布局及网络结构如图1。料批控制程序及选仓配料控制、料流调节阀开度控制及溜槽倾动和转动控制为重点;料车卷扬、探尺卷扬、布料器倾动上料系统、热风、布袋除尘,既要满足基本工艺要求,还要满足设计提出的工艺要求。
为了适应工艺操作,在各控制站设槽下及上料操作站、高炉本体操作站、热风炉操作站和布袋除尘操作站。所有的数字量输出点都采用继电器与外部设备进行电气隔离,模拟量输入输出信号都采用带光电隔离的模块。
1.1 通信网络
对于高炉自动化控制系统而言,自动化系统主要由二级控制系统和二层通讯网络构成。这样的系统布置也是为了在生产的过程中保证系统的完整性和合理性,确保系统自动运行。整个通信系统使用的是工业以太网,各个操作室都可以独立完成各自的任务,根据生产上的临时需要,各自独立的控制,每个操作台与中央控制室采用高速工业以太网连接进行信息传递,这样就可以真正的做到资源共享,互调数据等,同时构成了完整的过程监控系统。
1.2 操作方式
整个高炉的生产操作由各个操作台还有中央操作室相互配合完成。对于地面上的么个操作台实现集中手动、自动控制两种方式,其实最要的是进行工艺和电气参数的设定,运行方式的选择和开炉前后的一般操作等等,包括自动控制,软手动实现现场各电控设备的控制。每个操作台主要用于手动操作,并且在自动方式下实施人工干预。
2、系统功能
本文所介绍的高炉自动化控制系统是一个集顺序控制,过程控制,数据采集以及工况监视连带数据管理为一体的自动化控制系统。对生产上所用到的电动机和阀门等连带相关成套机电设备的开关量控制,包括各个部分的联锁起动,联锁关机,自动联锁控制,单步联锁控制,系统单步调试于一体。并在过程控制中数据的采集和处理(包括开关量和模拟量),带有完善的报警功能。开关量和模拟量报警的显示并有相关的记录和打印功能,针对生产上的历史曲线图、实时曲线图、电气仪表图和棒形图显示和打印。按照功能和结构划分,高炉系统分为四个分系统:槽下及上料控制系统、高炉本体系统、热风炉系统和除尘控制系统。
3、系统特点
高炉自动化控制系统,采用冗余的以太网络、PROFIBUS-DP总线网络将中心控制室计算机和PLC系统主站、PLC系统主站与远程I/O分站联系起来,构成一个分布式的控制系统,具体特点如下:
3.1 高炉自动化控制系统完善、强大的功能
支持冗余CPU配置,功能更强、速度更快。同时,配有品种齐全的功能模块,充分满足用户各种类型的现场需求。即使在恶劣、不稳定的工业环境下,依然可正常工作;无风扇设计提高了系统的可靠性;在运行过程中,模块可进行带电热插拔。
3.2 高炉自动化控制系统冗余解决方案
本文所介绍的高炉程控系统设计为冗余配置,其中包括电源冗余,CPU冗余,以太网络冗余,PROFIBUS-DP总线网络冗余等等。无论生产过程中哪个环节出现问题都可以不影响生产,也因此可以认为这个系统最大限度地保证了系统的可靠性以及安全性。
3.3 高炉自动化控制系统集中管理、分散控制
高炉控制系统设计为主站和远程两种模式,I/O从站的网络结构,并最终由系统主站统一管理系统内的设备,对于远程I/O分站而言,其功能只负责数据采集与设备驱动。这样的系统结构设计是十分合理的,既满足了系统设备间联锁关系强的要求,又满足了系统设备位置分散的要求。
3.4 高炉自动化控制系统开放性
高炉程控系统其实是一个开放性的系统。工业以太网、PROFIBUS-DP总线网络是目前应用最广泛和开放性最好的工业通讯网络,在各个行业都有广泛的应用,系统软件支持DDE、OPC、ODBC、SQL,同时提供了丰富的API编程接口,可以方便地进行系统扩展或与全厂辅控网、MIS和其他子系统进行无缝连接。
参考文献
[1] 吴勤勤等编着.PLC控制装置.冶金工业出版社,2002.
关键词：工业；自动化控制系统；抗干扰技术
近年来，我国工业发展逐渐朝着自动化、信息化、智能化方向发展，越来越多的自动化控制系统被应用在工业生产中，然而工业自动化控制系统应用现状却不理想，各种各样的干扰源对于自动化控制系统的稳定、正常运行产生了直接影响，所以应充分了解工业自动化控制系统受到的干扰情况，有针对性地进行抗干扰处理，提高工业自动化控制系统运行的稳定性。
1工业自动化控制系统的干扰分析
1.1传导干扰
（1）信号线引入干扰。
电流通过信号线过程中产生感应磁场，相邻信号线受到感应磁场影响会产生一定的感应电流，随着感应电流的增大，和检测开关相连接的接收设备会受到干扰影响，由于信号线中电流持续流过，会影响和信号线相连接的自动化控制系统正常运行，使得控制器逻辑数据不稳定，甚至发生死机或者错误动作。
（2）设计施工干扰。
工业自动化控制系统在施工设计阶段，由于操作、设备型号、调试、安装、工程技术设计等因素，安装设计过程中，接地系统混乱或者控制器、高频发生器或者开关高功率设备之间的距离较短，造成工业自动化控制系统设计施工干扰。
（3）电源线干扰。
工业现场的电源线干扰非常常见，其主要来自两个方面，一方面是工业自动化控制系统受到供电电源耦合影响；另一方面，干扰信号通过供电电源系统进入自动化控制系统。工业自动化控制系统主要通过电网电源供电，其运行过程中经常受到很多因素的干扰和影响，例如，电网短路暂态冲击、大功率用电设备停止或者开启、电网波动等都会影响工业自动化控制系统的正常运行。
1.2辐射干扰
工业自动化控制系统受到的辐射干扰主要是指电弧电路、高频感应设备、雷电、射频设备等产生的干扰，对于这种干扰源，在实际应用中没有很好的方法进行消除，而可以通过减弱或者直接切断电磁干扰传播途径，采用装设防雷设备、合理布置线路、保护隔离、等位机屏蔽或者联机等措施，保障工业自动化控制系统的安全运行。
2工业自动化控制系统的抗干扰技术
2.1软件设计
工业自动化控制系统设计过程中，采用惯性滤波、限幅滤波、中位值滤波、平均值滤波等方法通过计算机程序对系统信号实现数学处理，消除或者减少干扰信号的强度、数量，保障输入信号的稳定性和可靠性，这种方法计算机程序很容易移植，便于修改系统参数，有效提高数字滤波的稳定。
2.2管线设计
为了减少工业自动化控制系统的干扰，应优化管线设计，包括通信线、电源线、信号线管道等，电源线设置应和通信管线保持足够距离，并且使用金属管道覆盖通信管线，正确敷设电缆线路，结合抗干扰、经济性、实用性等因素，选择合适的信号电缆线，其中最常见的是双芯屏蔽双绞线，电缆线敷设过程中应注意以下问题：其一，对于不同信号，敷设不同电缆线路，结合传输信号类型，分层敷设电缆线路；其二，不能使用同一根多芯电缆同时传输数字信号和模拟信号，电缆和电源线不能共用；其三，不能在同一个线槽中放置电源线缆和信号线缆，避免平行、近距离的进行敷设施工，若电源线缆和信号线缆必须放置在一起，两种线缆应保持60cm以上的距离；其四，大功率电动机应和信号线缆保持适当的距离。
2.3电源设计
若工业生产现场包含变频器和大功率器件，对于电源线路采取科学有效的抗干扰措施，对电源设备进行有效隔离，在进线电源分级部位设置避雷器，使用隔离变压器设置在PLC电源输入端，对于隔离变压器的次级绕组和初级绕组，装设屏蔽层，然后做好可靠接地，通过双绞线作为二次侧接线。
2.4接地设计
工业生产现场环境变化会干扰信号线，发生误动作、测量精度下降、死机、程序跑飞、系统数据混乱等现象，这主要是由于接地系统设置不合理，对于工业自动化控制系统应做好接地设计，通过正确、合理的接地设计，有效抑制工业自动化控制系统受到电磁干扰影响，在实际应用中包括信号屏蔽接地、系统接地和安全接地。工业自动化控制系统接地设计过程中，严格区分保护接地和工作接地，保护接地电阻不能超过2欧姆，强电设备接地点和接地极接地点之间保持10m以上的距离，埋设在工业生产现场建筑物周围10m的区域。信号源接地设计，在信号侧接地设置屏蔽层，若信号线中间如果有接头，做好绝缘处理，牢固连接屏蔽层，防止信号线多点接地，连接多芯对绞电缆线和屏蔽双绞线，相互连接好各个屏蔽层，然后进行绝缘处理以后，选择合适接地位置进行单点接地。另外，计算机接入信号之前，在大地和信号线之间连接电容，有效减少共模干扰，将滤波器装设在信号两极之间，减少差模干扰。
2.5选择合适器件
结合不同电子设备的特性，选择合适的器件，例如，通过设置RC、AD双积分滤波器，使电流信号和电压信号转换传输过程中消除高频干扰，有效减少差模干扰。采用双绞线和差动输入器，做好单边接地、屏蔽地线和光电隔离，消除共模干扰。
3结束语
工业自动化控制系统在实际应用中容易受到各种各样的干扰影响，而干扰抑制是一项非常复杂、系统的项目，应综合考虑多方面因素，在施工设计过程中结合自动化控制系统的规格和型号，做好各方面的抗干扰设计，提高工业自动化控制系统的安全性和可靠性。
参考文献：
[1]李世发.基于工业自动化控制系统的抗干扰措施的研究[J].硅谷,2011(13):86.
[2]赵琳,翟诺,申敏.工业控制系统中应用的PLC抗干扰技术[J].自动化技术与应用,2008(09):129-131+76.
[3]宋家杰.PLC控制系统中的工程问题研究[D].南京理工大学,2004.
[4]张铁军.工业过程控制计算机系统的抗干扰技术[J].天津冶金,2002(05):29-31+44.
【关键词】PLC技术；自动化控制系统；优化设计；电气工程
1PLC技术及自动化控制系统概念
1.1PLC技术
工业自动化水平是衡量国家经济生产力水平的关键性标准，在这个过程中，工业自动化模式的发展，有利于促进国民经济的健康、可持续运作。随着科学技术的不断创新及应用，电气自动化系统已经成为工业发展体系的关键构成部分，该系统实现了对计算机技术、网络技术等的应用，自动化控制器是该技术系统的核心部件。在实践工作中，PLC自动化控制系统实现了对处理器、电源、存储器等设备的结合性应用，通过对各个设备应用功能的结合，有利于提升自动化控制系统的运作效率。在这个过程中，电源设备是该系统正常运作的基础，一旦电源设备不能正常发挥其功能，就会导致控制系统停滞的状况。在控制系统运作环节中，处理器是该系统的核心构成要素，在工作场景中，其需要进行相关数据信息的处理及转化，其具备良好的处理功能，为了应对电气自动化的复杂性工作环境，必须实现功能系统、设备运作及管理系统、监督系统等的协调。
1.2自动化控制系统优化概念
为了提升PLC自动化控制系统的运作效率，必须进行相关优化设计原则的遵守，满足被控制对象的工作要求，针对控制系统的基本功能及环境应用状况，展开积极的调查及研究，满足该系统优化设计工作的要求。这需要进行系统相关运作数据资料的整理及分析，进行系统设计及应用方案的优化选择。为了提升系统的整体运作效率，进行系统设计方案的科学性、规范性、简约性设计是必要的，从而降低系统的整体运作成本，实现系统综合运作效益的提升，确保系统整体运作的安全性及可靠性。为了提升系统的生产效率，进行PLC自动化控制目标的制定是必要的，进行工作实际与系统运作状况的结合，实现PLC容量模块的合理配置。
2PLC自动化控制系统设计方案
2.1硬件设计模块
为了实现自动化控制系统的稳定性运作，必须为其创造一个良好的硬件设计环境，这就需要进行硬件设计方案的优化，实现其内部各个工作模块的协调，进行控制系统工作总目标的制定。
2.2输入电路设计模块
输入电源是PLC自动化控制系统正常运作的基础，控制系统的供电电源具备良好的工作适应范围。为了满足现阶段自动化控制系统的工作要求，需要进行电源抗干扰性的增强，降低环境对输入电源的工作影响，这就需要进行电源净化原件的安装，实现隔离变压器、电源滤波器等的使用。在隔离变压器工作模块中，进行双层隔离方案的应用是必要的，实现屏蔽层的构建，降低外部环境高低频脉冲的影响。在输入电路设计过程中，需要进行电源容量的控制，优化电源的短路防护工作，确保电源系统的稳定性、安全性运作，提升输入电源的整体容量，为了提升电路的整体安全性，需要专门安装相应型号的熔丝。
2.3输出电路设计模块
在输出电路设计过程中，需要遵循自动化控制系统的相关生产工作要求，进行电路设计准备体系的健全，在这个过程中，通过对晶体管等的利用，进行变频器调速信息、控制信息等的输出，实践证明，通过对晶体管的利用，可以实现PLC控制系统运作效率的增强。在频率较低的工作环境中，需要进行继电器设备的选择，将其作为输出电路设备，该工程流程比较简单，且具备较高的工程应用效益，有利于增强自动化控制系统的整体负载能力。在这个过程中，为了避免出现浪涌电流的冲击状况，需要在直流感性负载旁进行续流二极管的安装，进行浪涌电流的有效性吸收，实现PLC自动化控制系统的稳定性运作。
2.4抗干扰设计模块
为了降低外部环境对系统运作的干扰，可以进行隔离方法的使用，在这个过程中，通过对超隔离变压器的使用，进行系统高频干扰状况的隔离。这也可以进行屏蔽方法的使用，进行干扰源传播途径的阻断，提升控制系统的整体抗干扰性，在实际工作场景中，可以将PLC工作系统放于金属柜内，金属柜具备良好的磁场屏蔽及静电屏蔽功能。为了减少控制系统运作过程中的干扰状况，进行布线分散干扰模式的应用是必要的，确保弱点信号线、强电动力线路等的分开走线。
3结语
为了实现社会经济的稳定性发展，必须进行PLC自动化控制方案的优化，实现硬件设计模块、软件设计模块、抗干扰模块等的协调，提升控制系统的整体运作效益。
参考文献
[1]李怀智.试析PLC自动化控制系统的优化设计[J].中国新技术新产品，2011（11）.
[2]何富其.基于PLC的自动化控制系统的配置及组态分析[J].制造业自动化，2011（06）.
【关键词】PLC自动化控制系统；控制系统；优化设计
1 前言
日常工业生产中，多数生产设备都设有数字模拟控制系统，如，电动机、电磁阀、温度开关、产品计量、流量控制等，都是通过PLC自动化控制系统技术实现。可见，PLC自动化控制系统在工业领域中有着广泛的应用。
2 PLC自动化控制系统的设备选型
PLC主要是对工业设备的外部系统实现自动化控制，系统控制设备规模依具体情况而定，可能是单个设备、多个设备组合或者对工业设备的生产过程实现有效控制。市场上PLC自动化控制系统产品型号众多，不同类型PLC自动化控制系统适用不同范围。选购时，应结合生产实际情况，分析、统计出被控设备的数字量、模拟量并估算出内存，确保余量适度，同时，应综合考虑生产厂家的品牌形象、售后服务、技术保障、网络通信等因素，最终，选择性价比较高的PLC自动化控制系统机型。当前，国外知名的品牌有：德国西门子、日本的三菱、松下、欧姆龙，美国的通用，韩国的LG。国内自主品牌有：研华、研祥、合力时等。选购PLC自动化控制系统时，主要从以下几个方面考虑：.
2.1 结合实际，确定控制系统规模
选购前，应结合被控制设备的生产工艺流程、控制程度来确定所采购的PLC系统规模。通常PLC自动化控制系统按规模分为大、中、小三种。初等PLC控制系统主要适用于小规模生产，控制过程开关量为主，I/O点数不大于128 点的单个设备；中等规模PLC控制系统主要适用于生产过程较复杂，闭环控制且I/O点数在128—512 点范围之间的被控制设备；大规模PLC控制系统主要适用于生产过程规模大、自动化网络控制，I/O点数在512点以上被控制设备。
2.2 结合生产工艺要求，确定I/O 点类型
PLC系统的I/O点数和类型选择应根据被控制设备的生产工艺、复杂程度要求来决定。对PLC系统的适度估计，可节省成本。因PLC自动化控制系统的电流输出端所承载负载不同，设备电流输出选用材料也不同，恰当的电流输出对系统稳定运用有至关重要的作用。
2.3 选择适当的系统编程工具
PLC自动化控制系统编程工具主要分为三种：普通手持编程器，只对普通语句进行编程， “成本低、体积小、易调试”；图形编程器，采用梯形图编程方式， “易操作、成本高、图像直观”，适用于中小型PLC自动化控制系统；计算机编程，此种编程采用计算机同系统软件包相结合的编程方式，“成本高、不易调试”，但此方式效率最高，多用于中等和高等PLC自动化控制系统系统。
3 PLC自动化控制系统的设计
PLC自动化控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计。
3.1 硬件设计
PLC自动化控制系统硬件设计主要包括电路的输入和输出两个部分。首先，输入电路设计。PLC输入电源通常在AC85—240V，适用面广泛，但为抵御外界干扰，通常都配装电源净化装置。此外，系统中的隔离变压器也可采用双隔离技术，以减小干扰。PLC自动化控制系统的输入电路电源所带负载应严格注意容量大小，同时作好短路保护准备，这对PLC的系统安全意义重大。其次，输出电路设计应结合生产实际需求，各种指示灯、变频装置采用晶体管输出，此种材质较适用于高频工作，如果PLC系统的输出频率为每分钟6次左右，则选用继电器方式输出，它具有“抗干扰、带负载能力强”的特点。如，PLC输出电路的电磁线圈为感性负载，如果断电时就会对系统电路产生电流冲击，所以，针对直流感性负载时并接结续二极管，能够有效吸收交流负载，保护PLC系统。三是抗干扰设计。近年来，晶闸管可控整流和变频调速装置的广泛应用为交流电网的带来了污染，同时也给PLC控制系统带来了一定的干扰，通常情况下，主要是采用隔离和屏蔽两种抗干扰措施。
3.2 软件设计
在PLC自动化控制系统软件设计中，好的设计思想是最为主要的。软件设计的主要根据系统控制要求将工艺流程图转换为梯形图，具体表现形式为程序编写。
一是系统的程序设计思想。通常情况下，软件程序设计结构形式分为基本程序和模块化程序。基本程序即可单独进行简单的生产程序控制又可以同其它和程序组合成模块进行复杂控制。基本程序主要有顺序结构、条件分支结构和循环结构等三种方式。模块化程序设计是将一个总体控制目标程序划分成多个进行不同任务的程序模块，然后逐一编写、调试，最终将不同程序模块组成完整的程序来执行总体任务。在PLC自动化控制系统中，多数设备都采用此种程序设计思想，因为系统中每个模块都是独立单元，单元之间又相互具有连接关系，容易修改，适用复杂控制要求的生产过程，极大地缩短了扫描时间。
二是系统的程序设计要点。系统控制的I/O点数分配应依据生产流水线从前至后的原则，将系统内的I/O信号数据汇总、集中编写地址，以便集中维护。系统的定时器、计数器不能够重复使用一个编号。此外，程序中大量使用的内部继电器或者中间标志位（不是I/O位），也须集中编址、分配，同时，列出I/O分配表、内部继电器的中间标志位分配表。
4 做好系统程序的调试工作
4.1 I/O端子测试
一是用手工方式对PLC系统输入端子逐一进行验证，端子指示灯点亮，表示正常；否则，应检查接线和I/O点。二是编写程序，系统输出电源正常的情况下，运用程序来检查系统中所有输出端子指示灯是否正常，端子指示灯点亮，表示正常，否则，应检查接线和I/O点。
4.2 系统调试
系统调试主要指按控制要求将系统的电源、外部电路与输入、输出端子连接好，并将PLC自动化控制系统同现场的外部设备连接好，然后在PLC系统中加载程序，并运行和调试。通常情况下，应将PLC控制单元的工作方式设置为正常运行，并保持充足的时间来发现问题、解决问题。在正式调试前，工作人员应将PLC系统控制系统的各项设备全面、彻底地检查，经确认无误后，方可加载外部电源。
5 小结
综上所述，在PLC自动化控制系统设计中，硬件设计最为主要，它直接影响着系统的安全和稳定，此外，对软件进行有效管理能够更好发挥硬件的功能，可见，PLC自动化控制系统是一项系统工程，只有反复设计和实践，才能够应用自如，在实际工作应用中起到良好效果。
参考文献：
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[2]李军，张春龙.谈PLC自动化控制系统的优化设计吲[J].工业技术，2010（2）.
关键词：电气自动化控制系统；工业生产；农业生产；服务业；电网系统；公路交通
电气自动化控制系统的应用使得我国的行业技术发展有了充足的保障，企业的发展离不开技术的支持，电气自动化控制系统的应用使得企业生产、工作效率得到了大幅度提升，能够强化产品质量，帮助企业在行业中获得巨大的优势。随着信息技术的稳步推进，自动化技术也实现了良好的发展进步，电气自动化控制系统实现了广泛的应用，在社会发展进步中发挥着极大的作用，能够满足当前企业发展的实际需要。
1电气自动化控制系统的特点以及功能
1.1特点
电气自动化控制系统有着鲜明的特点，因此在社会生产生活中应用得极为广泛。电气自动化控制系统相比于其他控制系统更加便捷。使用电气自动化控制系统对数据进行采集时，对采集对象以及数量等要求比较少，采集的过程比较简单。电气自动化控制系统也有一定的广泛性特点，当前电气自动化控制系统已经在很多领域中有所应用，电气自动化的产品也进入到百姓家中，成为人们生活中不可缺少的重要内容。电气自动化控制系统有着极高的工作效率，使用电气自动化控制系统能够转变传统的工作形式，避免传统工业生产中的不足，使得人们的工作压力得以减少，实现高效率的工作。电气自动化控制系统将计算机作为核心部分，对设备进行批量的指挥运作，在此过程中如果设备出现问题，使用电气自动化控制系统能够智能化的对设备故障进行有效的判断，并顺利排除故障。
1.2功能
电气自动化控制系统有着比较齐全的功能，使用电气自动化控制系统能够全面地了解和管理LPS系统，保证开关手动与自动同期并网的顺利推进。使用电气自动化控制系统能够全面管理发电机，使得发电机的操作流程得以简化。此外，使用电气自动化控制系统还能够有效地管理保护发电机中的变压器组，对高压启动、备用变压器的操作等进行有效的控制管理。
2电气自动化控制系统的应用
2.1工业生产中的应用
随着社会经济的发展，我国的工业行业也实现了快速的进步，工业生产中，电气自动化控制系统有着极为广泛的应用。传统工业生产中，企业投入了大量的人财物，并且时常出现供不应求的情况，使得企业的工业生产效率受到了影响。当前我国工业生产中，电气自动化设备逐渐取代了传统机械设备，比如，本公司的处理器系统，正常情况下两个一备一用，当遇到突发电气故障，可自动启用备用处理器，有效地保障工业正常生产。电气自动化设备能够使得工业生产的效率得到提升，减少劳动力的消耗。将电气自动化控制系统应用到工业生产中能够为企业创造更大的经济效益，使得企业生产更加高效稳定地发展。
2.2农业生产中的应用
如今电气自动化控制系统在农业生产中有着较好的应用效果，使得农业生产逐步实现机械化，这对于农业生产的发展是极为有利的。在农业机械作业、微灌自动化控制和精准农业中，自动化控制系统有着极好的应用。电气自动化控制技术能够使得农业机械以及装置的可操作性得到提升。农业生产中的拖拉机使用性能比较完善的电子油压式三点联结的位调节和力调节系统，施肥播种机以及谷物干燥机中的电气自动化技术应用效果更佳。微灌技术中，研究改进微喷灌设备、滴灌设备、进排气设备等，使得很多地区都开始应用自动化的灌溉系统，比如压力传感器、土壤传感器、温度以及水分传感器等。在农业生产中要使高新技术得以顺利实现就需要使用电气自动化控制技术，比如温室自动化控制、节水、节肥控制系统、计算机图像处理技术等，使得农业实现自动化的发展进步。
2.3服务业中的应用
如今我国的经济水平逐步提高，人们的生活质量以及水平也大幅度提升，服务行业面临着更高的要求。为了更好地提高企业的服务质量以及效果，就需要科学地使用电气自动化控制技术，使人们获得更加优质的服务。日常生活中，电子产品的应用逐渐增加，电子产业也开始使用电气自动化控制技术，给人们的生活创造了极大的便利，也能够使得服务效率得到提升。
2.4电网系统中的应用
如今电网系统中也开始使用电气自动化控制技术，也就是使用计算机网络系统、服务器等对电网进行自动化的调度。在电网系统中使用自动化技术进行电网调度能够更好地采集整理相关数据信息，进而了解电网的运行情况，从而能够从整体上对电网系统进行科学全面的评价。将电气自动化控制技术应用到电网系统与时展需要是相适应的，技术研究人员应更好地在电网系统中应用电气自动化控制技术，进而取得良好的效果。
2.5公路交通中的应用
我国的交通行业实现了良好的发展，公路交通中也开始使用电气自动化控制系统。随着人们生活水平的提高，私家车的数量逐渐增多，也就使得私家车的技术逐渐提高，汽车厂家开始广泛应用自动化控制技术，使得自身的市场竞争力得到提升。此外，交通灯系统等也都广泛使用电气自动化控制技术，使得公路交通管理更加高效便利。
3电气自动化控制系统的发展
3.1智能化
现如今我国的电气自动化控制系统逐渐实现智能化发展，人们需要更加智能化的产品。在机械生产中应用电气自动化控制系统能够实现生产的全自动，能够在机械生产中实现数据的有效的采集、分析以及储存，当前我国的智能化数据管理系统还有待完善，因此需要人工技术得以实现。本公司的磺化装置，在正常生产中，希望把操作规程、处理步骤以及故障经验纳入智能系统中，以便更加人性化地、安全有效地提高生产效率。如今人们开始使用云技术建设智能化的数据管理系统，人力资源的干预并不多。未来的电气自动化控制系统将逐渐实现智能化发展，形成智能化的作业系统。
3.2统一化
电气自动化控制系统主要是应用计算机设备，结合某种算法对作业设备系统进行有效的控制。在此过程中，硬软件兼容问题成为人们研究的重难点问题。传统的电气自动化设备使用的设备接口以及应用软件等缺乏统一性，应用这一设备能够实现某一环节的作业，无法集成进入到电气自动化控制系统中。当前设备接口必须要实现统一，新的电气设备生产实现了统一的接口，能够使得电气设备更具兼容性。当前我国的电气自动化控制系统在硬软件方面缺乏统一的标准，使得电气自动化控制系统缺乏兼容性。在未来发展中应建立统一的电子自动化控制系统标准，实现厂家间的有效沟通联系。
3.3安全性
电气自动化控制系统中，安全性是极为重要的，应努力提高电气自动化控制系统的安全性。未来电气自动化控制系统将朝着更加安全的方向发展。目前的电气自动化控制系统发展中，安全性逐渐得到关注和重视，安全成为未来电气自动化控制系统发展的重要方向，只有保证电气自动化的安全才能够使其他方面得以保证。电气自动化系统的安全性应是从高到低的，同步实现硬软件设施建设，为电气自动化系统的安全发展与研究提供保障。
3.4创新化
电气自动化控制系统的发展需要科学技术水平作为支持，电气自动化控制系统的发展需要进一步创新科学技术。当前电气自动化控制系统中的通讯系统，主要是依靠有线技术实现通讯，线缆是通讯发展的限制因素。如果要结合无线和有线技术才能够使得线缆的限制得以突破，但是这一想法存在一定的问题，无线数据通讯与有线数据通讯之间存在协议上的隔阂，并且无线通讯信号缺乏稳定性，计算机设备不能使用无线技术对电气设备的运行进行稳定指挥。要实现这一技术，需要进一步创新通讯技术，实现无线与有线技术的结合，使得无线技术的通讯水平得到提升，对电气自动化控制系统进行多方位的管理控制。
4结语
总而言之，近些年来，我国的电气自动化控制系统在很多领域都有广泛的应用，如工业、农业、服务业等，使得人们的生产生活更加便利，逐步实现智能化、技术化的发展。电气自动化控制系统在人们的生活中发挥着极为重要的作用，并对生活产生至关重要的影响。要实现电气自动化的快速进步，就需要对市场情况进行客观、理性的分析，了解市场的实际需要，更好地创新发展，使得电气自动化系统需要得以满足，实现电气自动化稳定的发展。此外还需要强化电气自动化控制人才的培养与教育，从而培养出更多高素质水平的人才，更好的创新发展，使得电气自动化控制系统能够更好地发展与应用。
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