李劍超

摘 要：可編程控制器在電氣控制系統(tǒng)的應用系統(tǒng)的設計是一個全面、精細的設計、調試過程，某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響到整個系統(tǒng)的正常運行，因此，設計人員都應該嚴格按照設計流程完成整個應用系統(tǒng)的設計，才能保證系統(tǒng)的科學化、規(guī)范化、工程化、標準化。

關鍵詞：可編程控制器；電氣控制；應用研究

可編程邏輯控制器簡稱PLC，可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入（I）和輸出（O）接口，控制各種類型的機械設備或生產過程。隨著科學技術的發(fā)展，為適應多品種，小批量生產的需求而產生發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置?，F(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。

一、PLC的特點

PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10～1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

二、系統(tǒng)設計

系統(tǒng)設計包括硬件設計和軟件設計，硬件設計是PLC外部設備的設計，軟件設計是PLC 梯形圖的設計。在硬件設計中，要進行輸入設備、執(zhí)行元件的選擇，控制臺、控制柜的設計，根據(jù)用戶手冊的說明，對PLC 進行輸入/輸出通道分配及外部接線設計。在進行I/O 通道分配時應做I/O通道分配表，表中包含I/O 編號、設備代號、名稱及功能，應將相同類型的信號、相同電壓等級的信號排在一起，以便于施工。軟件設計的難易程度因控制任務而不同，設計時應根據(jù)具體情況選擇合適的編程語言，應用較好的編程技巧和方法，編寫出質量較高的程序。系統(tǒng)調試分兩個階段進行，模擬調試和聯(lián)機調試。硬件部分的模擬調試可在斷開主電路的情況下，測試手動部分是否正確，軟件部分的模擬調試可借助模擬開關和PLC 輸出端的指示燈進行，需要模擬量信號I/O 時，可用電位器或萬用表配合進行。聯(lián)機調試時，可把編制好的程序下載到現(xiàn)場的PLC 中，將主電路斷開，對控制電路進行調試即可。

三、PLC 選型

（一） PLC 的型號

在滿足控制要求的前提下，選型時應選擇最佳的性價比，具體應考慮以下幾點：對于開關量控制的應用系統(tǒng)，當對控制速度要求不高時，可選用小型PLC。對于以開關量控制為主，帶有部分模擬量控制的應用系統(tǒng)，應選用帶有A/D 和D/A 轉換的模擬量輸入/輸出模塊，配接相應的傳感器、變送器和驅動裝置，并且選擇運算功能較強的小型PLC。對于控制比較復雜的中大型控制系統(tǒng)，要選用中、大型PLC。PLC 的處理速度應滿足實時控制要求PLC 工作時，從輸入信號到輸出控制存在著滯后現(xiàn)象，這對于一般的工業(yè)控制是允許的。但有些設備的實時性要求較高，不允許有較大的滯后時間。在線編程和離線編程的選擇小型PLC 一般使用簡易編程器，它需要插在PLC 上才能進行編程操作，其特點是結構簡單、體積小，很適合在生產現(xiàn)場調試、修改程序實現(xiàn)離線編程。圖形編程器或個人計算機與編程軟件包配合可實現(xiàn)在線編程。圖形編程器價格較貴，但功能強，適應范圍廣，不僅可以用指令語句編程，還可以直接用梯形圖編程。個人計算機實現(xiàn)在線編程，可省去圖形編程器，但需要編程軟件包的支持。

（二）I/O 模塊選擇

I/O 點數(shù)估算根據(jù)被控對象輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮今后調整和擴充，一般應加上10%-15%的備用量。選擇輸入模塊時應考慮兩方面的問題，一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC 輸入模塊距離的遠近來選擇電壓的高低。二是一般高密度的輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度，一般同時接通的點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)的60%。選擇輸出模塊時應考慮三方面的問題。一是輸出方式的選擇，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，但壽命短，響應速度慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。晶體管輸出和雙向可控硅輸出都是無觸點開關輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。二是輸出電流的選擇，模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值。三是允許同時接通的輸出點數(shù)，選用時不僅要看一個輸出點的驅動能力，還要看整個輸出模塊的滿負荷能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流。

四、結束語

選擇能滿足控制要求的適當型號的PLC 是應用設計中至關重要的一步。目前，國內外PLC 生產廠家生產的PLC 品種很多，其性能各有特點。在設計時，首先要盡可能考慮采用與自己正在使用的同系列的PLC，以便學習和掌握，其次是備件的通用性，可減少投資。

參考文獻：

[1]張強.可編程控制器（PLC）在銅鋁管焊接中的應用[J].科技與企業(yè)，2014.

[2]姚旭.堆換料機控制系統(tǒng)設計及臺架調試[J].消費電子，2015.