國　娟

摘要：在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)設備中，PLC技術得到了廣泛的應用，本文就PLC控制系統(tǒng)設計和調試中的問題進行探討

關鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；設計；調試

1 PLC控制系統(tǒng)設計

PLC 控制系統(tǒng)設計包括硬件設計和軟件設計。

1.1 PLC控制系統(tǒng)硬件設計

硬件設計是PLC控制系統(tǒng)至關重要一個環(huán)節(jié)，這關系著PLC控制系統(tǒng)運行可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。

PLC控制系統(tǒng)輸入電路設計。PLC供電電源一般為AC85-240V，適應電源范圍較寬，但抗干擾，應加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1:1隔離變壓器等）;隔離變壓器也可以采用雙隔離技術，即變壓器初、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點接大，次級線圈屏蔽層接PLC 輸入電路，以減小高低頻脈沖干擾。

PLC輸入電路電源一般應采用DC 24V, 同時其帶負載時要注意容量，并作好防短路措施，這對系統(tǒng)供電安全和PLC安全至關重要，該電源過載或短路都將影響PLC運行，一般選用電源容量為輸入電路功率兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝適宜熔絲，防止短路。

PLC控制系統(tǒng)輸出電路設計。依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調速器啟動停止應采用晶體管輸出，它適應于高頻動作，響應時間短;PLC 系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6 次以下，應首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路設計簡單，抗干擾和帶負載能力強。

PLC輸出帶電磁線圈等感性負載，負載斷電時會對PLC輸出造成浪涌電流沖擊，為此，對直流感性負載應其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負載應并接浪涌吸收電路，可有效保護PLC。

當PLC掃描頻率為10次／min 以下時，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC輸出驅動中間繼電器固態(tài)繼電器（SSR），再驅動負載。

兩個重要輸出量，PLC內(nèi)部互鎖，建議PLC外部也進行硬件上互鎖，以加強PLC系統(tǒng)運行安全性、可靠性。

常見AC220V交流開關類負載，例如交流接觸器、電磁閥等，應該DC24V微小型中間繼電器驅動，避免PLCDO接點直接驅動，盡管PLC手冊標稱具有AC220V交流開關類負載驅動能力。

PLC控制系統(tǒng)抗干擾設計。工業(yè)自動化技術日新月異發(fā)展，晶閘管可控整流和變頻調速裝置使用日益廣泛，這帶來了交流電網(wǎng)污染，也給控制系統(tǒng)帶來了許多干擾問題，防干擾是PLC控制系統(tǒng)設計時必須考慮問題。一般采下幾種方式：

隔離：電網(wǎng)中高頻干擾主原副邊繞組之間分布電容耦合而成，建議采用1:1超隔離變壓器，并將中性點經(jīng)電容接。

屏蔽：一般采用金屬外殼屏蔽，將PLC系統(tǒng)內(nèi)置于金屬柜之內(nèi)。金屬柜外殼可靠接，能起到良好靜電、磁場屏蔽作用，防止空間輻射干擾。

布線：強電動力線路、弱電信號線分開走線，要有一定間隔;模擬信號傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜。

1.2 PLC 控制系統(tǒng)軟件設計

進行硬件設計同時可以著手軟件設計工作。軟件設計主要任務是控制要求將工藝流程圖轉換為梯形圖，這是PLC應用最關鍵問題，程序編寫是軟件設計具體表現(xiàn)。控制工程應用中，良好軟件設計思想是關鍵，優(yōu)秀軟件設計便于工程技術人員理解掌握、調試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護。

PLC控制系統(tǒng)程序設計思想。生產(chǎn)過程控制要求復雜程度不同，可將程序按結構形式分為基本程序和模塊化程序。

基本程序：既可以作為獨立程序控制簡單生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合模塊結構中單元程序；依據(jù)計算機程序設計思想，基本程序結構方式三種:順序結構、條件分支結構和循環(huán)結構。

模塊化程序：把一個總控制目標程序分成多個具有明確子任務程序模塊，分別編寫和調試，最后組合成一個完成總任務完整程序。這種方法叫做模塊化程序設計。我們建議經(jīng)常采用這種程序設計思想，各模塊具有相對獨立性，相互連接關系簡單，程序易于調試修改。特別是用于復雜控制要求生產(chǎn)過程。

PLC控制系統(tǒng)程序設計要點。PLC控制系統(tǒng)I/O分配，依據(jù)生產(chǎn)流水線從前至后，I/O點數(shù)由小到大;盡可能把一個系統(tǒng)、設備或部件I/O信號集中編址，以利于維護。定時器、計數(shù)器要統(tǒng)一編號，不可重復使用同一編號，以確保PLC工作運行可靠性。程序中大量使用內(nèi)部繼電器中間標志位（I/O位），也要統(tǒng)一編號，進行分配。分配完成后，應列出I/O分配表和內(nèi)部繼電器中間標志位分配表。彼此有關輸出器件，如電機正/反轉等，其輸出址應連續(xù)安排，如Q2.0/Q2.1等。

PLC控制系統(tǒng)編程技巧。PLC程序設計原則是邏輯關系簡單明了，易于編程輸入，少占內(nèi)存，減少掃描時間，這是PLC 編程必須遵循原則。下面介紹幾點技巧。

PLC各種觸點可以多次重復使用，無需用復雜程序來減少觸點使用次數(shù)。

同一個繼電器線圈同一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤動作，程序中盡量要避免線圈重復使用。必須是雙線圈輸出，可以采用置位和復位操作（以S7-300為例如SQ4.0 RQ4.0）。

要使PLC多個輸出為固定值 1 （常閉），可以采用字傳送指令完成，例如 Q2.0、Q2.3、Q2.5、Q2.7同時都為1，可以使用一條指令將十六進制數(shù)據(jù)0A9H直接傳送QW2即可。

非重要設備，可以硬件上多個觸點串聯(lián)后再接入PLC輸入端，PLC編程來減少I/O點數(shù)，節(jié)約資源。例如:我們使用一個按鈕來控制設備啟動/停止，就可以采用二分頻來實現(xiàn)。

模塊化編程思想應用:我們可以把正反自鎖互鎖轉程序封裝成為一個模塊，正反轉點動封裝成為一個模塊，PLC程序中我們可以重復調用該模塊，減少編程量，減少內(nèi)存占用量,有利于大型PLC 程序編制。

2.PLC控制系統(tǒng)程序調試

PLC控制系統(tǒng)程序調試一般包括I/O端子測試和系統(tǒng)調試兩部分內(nèi)容，良好調試步驟有利于加速總裝調試過程。

2.1 I/O端子測試

用手動開關暫時代替現(xiàn)場輸入信號，以手動方式逐一對PLC輸入端子進行檢查、驗證，PLC輸入端子指示燈點亮，表示正常;反之，應檢查接線是I/O點壞。

我們可以編寫一個小程序，輸出電源良好情況下，檢查所有PLC輸出端子指示燈是否全亮。PLC輸入端子指示燈點亮，表示正常。反之，應檢查接線是I/O點壞。

2.2 系統(tǒng)調試

系統(tǒng)調試應首先按控制要求將電源、外部電路與輸入輸出端子連接好，然后裝載程序于PLC中，運行PLC進行調試。將PLC與現(xiàn)場設備連接。正式調試前全面檢查整個PLC控制系統(tǒng)，包括電源、接線、設備連接線、I/O連線等。保證整個硬件連接正確無誤情況下即可送電。

把PLC控制單元工作方式設置為“RUN”開始運行。反復調試消除可能出現(xiàn)各種問題。調試過程中也可以實際需求對硬件作適當修改以配合軟件調試。應保持足夠長運行時間使問題充分暴露并加以糾正。調試中多數(shù)是控制程序問題。一般分以下幾步進行: 對每一個現(xiàn)場信號和控制量做單獨測試; 檢查硬件/修改程序; 對現(xiàn)場信號和控制量做綜合測試; 帶設備調試;調試結束。

3.結束語

PLC控制系統(tǒng)設計是一個步驟有序系統(tǒng)工程，要想做到熟練自如，需要反復設計和實踐。本文是PLC控制系統(tǒng)設計和實踐經(jīng)驗總結，實際應用中具有良好效果。