沙童飛

【摘 要】伴隨著我國(guó)科技水平的快速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)的需求大大提高，由于PLC具有可靠性高、功能性強(qiáng)、通用性好、抗干擾性強(qiáng)、體積小、性價(jià)比高等特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，因此普遍應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中。本文對(duì)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究分析，為現(xiàn)代工業(yè)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

0 前言

可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱PLC，它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的[1]。由于PLC能可靠穩(wěn)定的完成極其復(fù)雜的控制任務(wù)，大大提高工廠企業(yè)的生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本，因此對(duì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為熱點(diǎn)研究問(wèn)題。

1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PLC無(wú)論應(yīng)用于何種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟如下[2]。

1.1 分析控制要求

實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求來(lái)提高質(zhì)量和效率是電氣控制的根本目的。因此進(jìn)行設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)就務(wù)必掌握控制對(duì)象的控制要求。需要考慮清楚工藝過(guò)程的展開以及目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，輸入邏輯與輸出邏輯之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是否需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以及有無(wú)模擬量和數(shù)字量的控制要求等問(wèn)題。

1.2 確定用戶I/O設(shè)備

用戶設(shè)備I/O口的確定是PLC控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，要根據(jù)控制要求確定用戶輸入設(shè)備如操作開關(guān)、限位開關(guān)、按鈕、傳感器等和輸出設(shè)備以及輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象如電動(dòng)機(jī)等，由此來(lái)算出I/O總點(diǎn)數(shù)，但是要考慮一定的備用量方便以后進(jìn)行擴(kuò)充和調(diào)整。最終確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。

1.3 PLC的選型

PLC的機(jī)型是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，在進(jìn)行PLC機(jī)型的選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)原則：

1）完整性原則，完整性強(qiáng)調(diào)全面考慮，我們可以從以下幾方面考慮：①CPU的性能，主要是工作速度及控制規(guī)模；②電源的配置需滿足PLC自身所用電源規(guī)格以及一些特殊模塊所要的特殊電源；③內(nèi)存的容量；④機(jī)架和連接單元。⑤I/O模塊、特殊模塊的配置。

2）可靠性原則，可靠性要求我們注意以下三個(gè)方面，①PLC自身產(chǎn)品的質(zhì)量；②重要場(chǎng)合的可靠性要求；③冗余配置。

3）發(fā)展性原則，因PLC技術(shù)飛速發(fā)展，導(dǎo)致PLC技術(shù)壽命短，很多情況下PLC因?yàn)榧夹g(shù)落后而不得不遭到淘汰，由此就必須重視發(fā)展性原則，①盡量使用新型號(hào)的PLC，②做好系統(tǒng)配置，留有發(fā)展余地。

4）經(jīng)濟(jì)性原則，PLC系統(tǒng)選型配置的好壞，最終還是需要由其生產(chǎn)帶來(lái)的效益來(lái)作為評(píng)價(jià)的，所以我們需注意①系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用PLC是否合算；②能否用其他類型的配代替且更合算。

5）傳承性原則，傳承性需要考慮PLC的歷史情況，在需要進(jìn)行新的系統(tǒng)配置是，盡可能選用已使用過(guò)的廠家或已使用過(guò)的機(jī)型。這樣PLC的部分資源可以共用，節(jié)省了設(shè)備的投資，方便了以后的維護(hù)和保養(yǎng)。

1.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面，即軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)。要發(fā)揮好PLC的作用，要確保這兩者之間的關(guān)系相互配合達(dá)到相輔相成[3]。

軟件設(shè)計(jì)是使用PLC要進(jìn)行的重要工作，PLC要實(shí)現(xiàn)控制，就必須需要程序，沒(méi)有程序，PLC就無(wú)法實(shí)現(xiàn)所需的控制。PLC的程序設(shè)計(jì)步驟一般如下所示：1）對(duì)于任何控制系統(tǒng)，首先需繪制整個(gè)控制系統(tǒng)的流程圖，理清楚各個(gè)動(dòng)作的關(guān)系。2）梯形圖的設(shè)計(jì)，梯形圖的設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)中最關(guān)鍵最難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，要求我們必須熟練掌握控制要求，最好有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，PLC梯形圖的設(shè)計(jì)一定要做到正確、可靠、簡(jiǎn)潔、易修改。3）將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的指令表。4）用編輯器將寫好的程序燒錄入PLC中，并檢查程序的正確性，若程序不正確，需進(jìn)行修改直到滿足控制要求為止。

硬件設(shè)計(jì)是確保PLC安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵部分，其內(nèi)容主要包括電路的連接、抗干擾設(shè)計(jì)等。其中抗干擾設(shè)計(jì)是最核心的一部分，在PLC控制系統(tǒng)中常采取以下3種方法進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。1）隔離，由于PLC控制系統(tǒng)中的分布電容會(huì)產(chǎn)生高頻干擾，為了抵抗這種干擾最直接的方法就是隔離，可采用1：1的超隔離變壓器隔離干擾。2）布線，將弱電信號(hào)線和強(qiáng)電動(dòng)力線進(jìn)行分開走線，從源頭上將干擾分散開來(lái)達(dá)到抗干擾的目的。3）屏蔽，由于金屬柜能對(duì)靜電和磁場(chǎng)有屏蔽作用，因此為了阻斷干擾的傳播，可采取將PLC控制系統(tǒng)置于金屬控制柜中來(lái)提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

2 PLC控制系統(tǒng)的的調(diào)試

完成了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之后，最重要的一步就是調(diào)試。其主要分為兩個(gè)階段：1）模擬調(diào)試，這種調(diào)試方法沒(méi)有實(shí)際負(fù)載，只有一些信號(hào)燈，接觸線圈等來(lái)模擬實(shí)際系統(tǒng)，在模擬調(diào)試中，可使用編程器的監(jiān)控功能并且分級(jí)分段調(diào)試。此方法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可行，但缺點(diǎn)是時(shí)效性不夠強(qiáng)。2）聯(lián)機(jī)調(diào)試，此方法是使用一些硬件設(shè)備，模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，并將這些信號(hào)以接線的方式連接到PLC輸入端，其時(shí)效性強(qiáng)。

在調(diào)試過(guò)程中若存在問(wèn)題則需要進(jìn)行修改直至滿足控制要求后，則可編寫技術(shù)文件并交付使用。

3 總結(jié)

隨著時(shí)代的發(fā)展和前行，推動(dòng)著PLC控制技術(shù)進(jìn)步，伴隨著工業(yè)自動(dòng)化的需求大大提高，可以想象PLC控制技術(shù)必將在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中發(fā)揮著的巨大的作用，在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的研究，必會(huì)為我國(guó)工業(yè)發(fā)展帶來(lái)長(zhǎng)久利益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄒金慧.可編程控制器及其系統(tǒng)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2013：1-2.

[2]熊幸明.電氣控制與PLC[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版，2011：286-291.

[3]張穎.淺議PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].科技資訊，2013，11.

[責(zé)任編輯：田吉捷]