趙建偉

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，陜西 西安 710000)

可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)途徑

趙建偉

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，陜西 西安 710000)

摘要：本文概括總結(jié)了PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾種途徑，指出了PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，并概述了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：PLC;控制;設(shè)計(jì)

1可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)途徑

設(shè)計(jì)一個(gè)PLC控制系統(tǒng)有多種途徑：可以在原有的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上加以改造，形成PLC的控制系統(tǒng)，就是所謂的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。順序控制設(shè)計(jì)法則是一種典型的PLC順序控制程序設(shè)計(jì)方法，它以順序功能圖來描述控制系統(tǒng)的控制過程，是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。另外，邏輯設(shè)計(jì)法也是一種針對數(shù)字量控制系統(tǒng)的常用設(shè)計(jì)方法。在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該最大限度的滿足生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)流程對電氣控制的要求，在滿足控制要求的前提下，力求PLC控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、操作和維修方便，而且應(yīng)使用系統(tǒng)能盡量降低使用者長期運(yùn)行的成本。

1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟

1.1.1擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形勢來確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

1.1.2選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1.1.3選定PLC型號(hào)

1.1.4編制PLC的輸入/輸出分配表或繪制輸入/輸出端子接線圖。

1.1.5根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語言進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1.6了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系。

1.1.7設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件。

1.1.8編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。

1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是指根據(jù)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和工藝要求，使用相應(yīng)的編程語言，對用戶控制程序的編制和相應(yīng)文件的形成過程。

在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分析各輸入/輸出與各種操作之間的邏輯關(guān)系，確定檢測量和控制方法。并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。對于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，可按物理位置或控制功能將系統(tǒng)分區(qū)控制。比較復(fù)雜的系統(tǒng)一般還需要畫出系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚表明動(dòng)作順序和條件，簡單系統(tǒng)一般不用。

熟悉編寫語言和編寫軟件是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的前提。這一步驟的主要任務(wù)是根據(jù)有關(guān)于手冊了解后所使用的編程軟件及其操作系統(tǒng)，選擇一種或幾種合適的編寫語言程序語言形式，并熟悉其指令系統(tǒng)和參數(shù)分類，尤其注意那些在編程中可能要用到的指令和功能。

熟悉編程語言最好的辦法就是上機(jī)操作，并編制一些試驗(yàn)程序，在模擬平臺(tái)上進(jìn)行試運(yùn)行，以便詳細(xì)的了解指令的功能和用途，為后面的程序設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。

定義參數(shù)表：數(shù)表的定義包括對輸入/輸出、中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)的定義。參數(shù)表的定義格式和內(nèi)容根據(jù)系統(tǒng)和個(gè)人愛好的情況有所不同，但所包含的內(nèi)容基本是相同的。程序編制開始以前必須首先定義輸入/輸出信號(hào)表。主要依據(jù)PLC輸入/輸出電氣原理圖。每一種PLC的輸入點(diǎn)編寫和輸出點(diǎn)編寫號(hào)都有自己明確的規(guī)定，在確定了PLC型號(hào)和配置后，要對輸入/輸出編號(hào)(地址)，并編制成表。

如果有操作系統(tǒng)支持，盡量使用編程語言高級形式，如梯形圖語言。在編寫過程中，根據(jù)實(shí)際需要，對中間標(biāo)志信號(hào)表和存儲(chǔ)單元表進(jìn)行逐個(gè)定義，要注意留出足夠的公共暫存區(qū)，以節(jié)省內(nèi)存使用。由于許多小型PLC使用的是簡易編程器，只能輸入指令代碼。梯形圖設(shè)計(jì)好后，還需要將梯形圖按指令語句編出代碼程序，列出程序清單。在熟悉所選的PLC指令系統(tǒng)后，可以很容易地根據(jù)梯形圖寫出語句表程序。

系統(tǒng)的測試：測試時(shí)先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號(hào)，觀察輸入信號(hào)的變化對系統(tǒng)的作用，必要時(shí)可以借助儀器儀表。各功能單元測試完成后，再連通全部程序，測試各部分的接口情況，直到滿意為止。系統(tǒng)的測試可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，也可以在現(xiàn)場進(jìn)行。如果是在現(xiàn)場進(jìn)行測試，那就要將PLC與現(xiàn)場信號(hào)隔離，以免引起事故。上面的內(nèi)容中每個(gè)方面都是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的環(huán)節(jié)，要設(shè)計(jì)一個(gè)好的系統(tǒng)程序，必須要做好每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作。

2PLC控制程序的設(shè)計(jì)方法

在了解控制程序的設(shè)計(jì)方法，就要實(shí)際編寫PLC程序了。編寫PLC程序和編寫其他計(jì)算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷以下的過程。

2.1對系統(tǒng)任務(wù)的分塊。分塊的目的就是把一個(gè)復(fù)雜的工程，分解成多個(gè)比較簡單的小任務(wù)。這樣就把一個(gè)復(fù)雜的問題化為多個(gè)簡單的小問題，以便于編制程序。

2.2編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖。從邏輯關(guān)系圖上，可以反映出某一個(gè)邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又應(yīng)該導(dǎo)出哪些動(dòng)作。這個(gè)邏輯關(guān)系可以是以各個(gè)控制活動(dòng)順序?yàn)榛鶞?zhǔn)，也可能是整個(gè)活動(dòng)的時(shí)間節(jié)拍為基準(zhǔn)。邏輯關(guān)系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動(dòng)，也反映了輸入與輸出的關(guān)系。

2.3編制PLC程序并進(jìn)行調(diào)試。在制PLC程序，除了要注意程序要正確、可靠外，還要考慮程序要簡捷、省時(shí)、便于閱讀、便于修改等。編好一個(gè)程序塊要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，這樣便于查找問題，便于及時(shí)修改，最好不要整個(gè)程序完成后再找問。

2.4制作控制臺(tái)與控制柜。在編完程序之后，就可以制作控制臺(tái)和控制柜了。在時(shí)間緊張的時(shí)候，這項(xiàng)工作也可以和編制程序并進(jìn)行。在制作控制臺(tái)和控制柜的時(shí)候要注意選擇開關(guān)、按鈕、繼電器等器件的質(zhì)量，規(guī)格必須滿足要求。設(shè)備的安裝必須注意安全、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題等問題必須妥善處理。

2.5現(xiàn)場調(diào)試。現(xiàn)場調(diào)試是整個(gè)控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié)。任何程序的設(shè)計(jì)很難說不經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試就能使用。只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處；只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制電路和控制程序矛盾之處；只有進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試才能最后實(shí)地測試和最后調(diào)整控制電路和控制程序，以適合控制系統(tǒng)的要求。

2.6編寫技術(shù)文件并進(jìn)行運(yùn)行。進(jìn)過現(xiàn)場調(diào)試以后，控制電路和控制程序基本被確定了，整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件基本沒有問題了。這時(shí)就要全面整流技術(shù)文件，包括整理電路圖、PLC程序、使用說明及幫助文件。到此工作基本結(jié)束。

作者簡介：趙建偉，男，高級工程師，四川威遠(yuǎn)人，主要從事為機(jī)電一體化技術(shù)方面的教學(xué)與研究工作。

中圖分類號(hào):TN710

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)12-0046-01