ＰＬＣ控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

魏淑芝

PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，日常維護(hù)比較容易，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。下面就PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題進(jìn)行探討。

一、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1. PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計(jì)

PLC供電電源一般為AC85—240V，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件。隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，即變壓器的初、次級(jí)線圈屏蔽層與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接大地，次級(jí)線圈屏蔽層接PLC 輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。

（1） PLC輸入電路電源。一般應(yīng)采用DC 24V,其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，并作好防短路措施，否則將影響PLC的運(yùn)行。一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝防止短路的措施。

（2）輸入的靈敏度。ＰＬＣ的端電壓和電流均有規(guī)定，當(dāng)輸入回路串有二極管或電阻不能完全啟動(dòng)，或者有并聯(lián)電阻或有漏電電流時(shí)不能完全切斷。另外，當(dāng)輸入器件的輸入電流大于ＰＬＣ的最大輸入電流時(shí)，也會(huì)引起誤碼動(dòng)作，應(yīng)采用弱電流輸入器件，選用輸入為共漏型的ＰＬＣ。

2. PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)

（1）輸出方式的設(shè)計(jì)。依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動(dòng)停止應(yīng)采用晶體管輸出。如果PLC 系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6 次以下，應(yīng)首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。當(dāng)PLC掃描頻率為10次／min 以下時(shí)，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器或者固態(tài)繼電器（SSR），再驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

對(duì)于常見的AC220V交流開關(guān)類負(fù)載，應(yīng)該通過(guò)DC24V微小型中間繼電器驅(qū)動(dòng)，避免PLC的DO接點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)，盡管PLC手冊(cè)標(biāo)稱具有AC220V交流開關(guān)類負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。

（2）ＰＬＣ外部驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。在PLC輸出不能直接帶動(dòng)負(fù)載的情況下，必須在外部采用驅(qū)動(dòng)電路：可以用三極管驅(qū)動(dòng)，也可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅(qū)動(dòng)。同時(shí)應(yīng)采用保護(hù)電路和浪涌吸收電路，且每路有顯示二極管（LED）指示。

（3）“COM“點(diǎn)的選擇設(shè)計(jì)。PLC產(chǎn)品“COM”點(diǎn)的數(shù)量是不一樣的，有的一個(gè)“COM”點(diǎn)帶8個(gè)輸出點(diǎn)，有的帶4個(gè)輸出點(diǎn)，也有帶2個(gè)或1個(gè)輸出點(diǎn)的。當(dāng)負(fù)載的種類多，且電流大時(shí)，采用一個(gè)“COM”點(diǎn)帶1～2個(gè)輸出點(diǎn)的PLC產(chǎn)品；當(dāng)負(fù)載數(shù)量多而種類少時(shí)，采用一個(gè)“COM”點(diǎn)帶4～8個(gè)輸出點(diǎn)的PLC產(chǎn)品。這樣會(huì)對(duì)電路設(shè)計(jì)帶來(lái)很多方便，每個(gè)“COM”點(diǎn)處加一熔絲，1～2個(gè)輸出時(shí)加2A的熔絲，4～8點(diǎn)輸出的加5～10A的熔絲，因PLC內(nèi)部一般沒(méi)有熔絲。

3. PLC控制系統(tǒng)抗干擾與外部互鎖設(shè)計(jì)

PLC輸出帶感性負(fù)載，斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，所以對(duì)直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路。當(dāng)兩個(gè)物理量的輸出在PLC內(nèi)部已進(jìn)行軟件互鎖后，在PLC的外部也應(yīng)進(jìn)行互鎖，以加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

二、PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

1. 將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序

（1）基本程序。既可以作為獨(dú)立程序控制簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝過(guò)程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序。依據(jù)計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)思想，基本程序的結(jié)構(gòu)方式只有三種：順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。

（2）模塊化程序，即把一個(gè)總的控制目標(biāo)程序分成多個(gè)具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個(gè)完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。建議經(jīng)常采用這種程序設(shè)計(jì)思想，因?yàn)楦髂K具有相對(duì)獨(dú)立性，相互連接關(guān)系簡(jiǎn)單，程序易于調(diào)試修改，特別是用于復(fù)雜控制要求的生產(chǎn)過(guò)程。

2. 程序設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

在程序設(shè)計(jì)時(shí)，除了I/O地址列表外，有時(shí)還要把在程序中用到的中間繼電器（M）、定時(shí)器（T）、計(jì)數(shù)器（C）和存儲(chǔ)單元（V）以及它們的作用或功能列寫出來(lái)，以便編寫程序和閱讀程序。

3. 編程語(yǔ)言的選擇

（1） 有些PLC使用梯形圖編程不是很方便（例如書寫不便），則可用語(yǔ)句表編程，但梯形圖總比語(yǔ)句表直觀。

（2） 經(jīng)驗(yàn)豐富的人員可用語(yǔ)句表直接編程，就像使用編匯語(yǔ)言一樣。

（3） 如果是清晰的單順序、選擇順序或并發(fā)順序的控制任務(wù)，則最好是用功能圖來(lái)設(shè)計(jì)程序。

（作者單位：山東省濟(jì)寧技術(shù)學(xué)院）