淺談工業(yè)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

【摘 要】本文主要介紹了關(guān)于工業(yè)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程要點(diǎn)，其主要針對(duì)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)初學(xué)者。

【關(guān)鍵詞】PLC；總體設(shè)計(jì)；調(diào)試

一、明確設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的功能要求

所謂功能要求，就是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)前提出的所要實(shí)現(xiàn)的具體目的。而控制系統(tǒng)的功能要求則是指所要完成的目的控制動(dòng)作，即實(shí)現(xiàn)設(shè)備的各項(xiàng)設(shè)計(jì)功能?？刂葡到y(tǒng)的功能要求是設(shè)計(jì)者對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指引路線，也是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)檢驗(yàn)的標(biāo)尺。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)，首先應(yīng)弄清其整個(gè)機(jī)構(gòu)特征，其主要包括的結(jié)構(gòu)部分以及各個(gè)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力特性，同時(shí)綜合考慮實(shí)現(xiàn)其工業(yè)自動(dòng)化控制的可能性及可行性，并根據(jù)其可能性與可行性對(duì)原有設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)之上，將各個(gè)功能要求分別列出，細(xì)化各個(gè)功能要求到每一個(gè)控制參數(shù)下。

二、結(jié)合控制系統(tǒng)的功能要求深化對(duì)理論設(shè)計(jì)知識(shí)的夯實(shí) 根據(jù)整體的功能要求，尤其是對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)而言，常會(huì)由于工作環(huán)境和工作條件的不同，而會(huì)遇到一系列實(shí)際問(wèn)題。此時(shí)就應(yīng)需要加深對(duì)系統(tǒng)知識(shí)的夯實(shí)。其具體包括以下幾個(gè)方面：熟悉和加深對(duì)于PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解。其主要包括CPU類型與端口結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)等硬件的了解。掌握PLC的的存儲(chǔ)空間的地址分配原則，了解其擴(kuò)展能力。掌握PLC內(nèi)部各組件的邏輯關(guān)系和數(shù)據(jù)流的傳遞關(guān)系。

三、根據(jù)工藝過(guò)程將功能要求序列化

所謂功能要求序列化就是將所有的功能要求按照一定的邏輯順序繪制成工作過(guò)程示意圖、功能框圖以及相應(yīng)的電氣柜結(jié)構(gòu)。

四、PLC總體設(shè)計(jì)

根據(jù)筆者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)理論知識(shí)查閱，PLC總體設(shè)計(jì)主要包括結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)配置和總體流程設(shè)計(jì)。（1）結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)。這部分包括結(jié)構(gòu)和原理的設(shè)計(jì)。其主要是根據(jù)目的運(yùn)動(dòng)再結(jié)合相應(yīng)的機(jī)械原理以及空間、效率、各個(gè)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的要求對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理按照相應(yīng)的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制作前的精確設(shè)計(jì)。（2）硬件系統(tǒng)配置。對(duì)于一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)硬件選擇是十分必要的，它對(duì)于以后的總體流程設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用，其具體包括以下幾個(gè)方面：一是PLC選型。對(duì)于PLC的型號(hào)市面上非常多，存在西門子、三菱等廠商的多個(gè)系列型號(hào)。對(duì)于一般而言，我們常常以輸入輸出的點(diǎn)數(shù)以及需要的程序容量來(lái)對(duì)PLC的CPU芯片進(jìn)行選擇。二是資源配置。此部分主要是進(jìn)行輸入、輸出資源配置，即輸入、輸出地址配置。同時(shí)還應(yīng)注意各類開關(guān)和傳感器等附件的邏輯化配置。（3）總體流程設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的工藝過(guò)程所細(xì)化的系統(tǒng)控制要求，同時(shí)按照系統(tǒng)流程圖標(biāo)準(zhǔn)將整個(gè)邏輯過(guò)程繪制出控制系統(tǒng)流程圖。當(dāng)涉及到復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該將整個(gè)控制系統(tǒng)劃分為若干個(gè)模塊，即在OB1主程序模塊下通過(guò)定義若干個(gè)子模塊FB以及停止、復(fù)位FC模塊構(gòu)建程序的方法。

五、局部設(shè)計(jì)及優(yōu)化

對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)而言，尤其是要實(shí)現(xiàn)某些精密而復(fù)雜的的運(yùn)動(dòng)。必須對(duì)其關(guān)鍵的部分的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部設(shè)計(jì)，已達(dá)到特殊的運(yùn)動(dòng)、力學(xué)等性能。尤其是對(duì)于那些在極端工作環(huán)境和條件下運(yùn)行的設(shè)備。在設(shè)計(jì)時(shí)，由于檢驗(yàn)不足或者是各種失誤都有可能造成硬件方面或軟件方面問(wèn)題。（1）硬件方面。根據(jù)前邊介紹可知，其一般會(huì)出現(xiàn)在由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理而造成的加工、裝配、壽命方面的問(wèn)題；或是由于PLC硬件方面選型、接線錯(cuò)誤或布置不合理而導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果現(xiàn)象與預(yù)期不符。因此，在結(jié)構(gòu)方面有一個(gè)扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和良好的素養(yǎng)是必不可少的；而在PLC硬件方面，應(yīng)該有足夠抗干擾能力與較好的健壯性設(shè)計(jì)。（2）軟件方面。完成編程后應(yīng)該先進(jìn)行仿真測(cè)試，使各個(gè)點(diǎn)位的狀態(tài)滿足預(yù)期要求，同時(shí)結(jié)合硬件的因素考慮其不合格原因，并最終以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)要求調(diào)試、設(shè)計(jì)、優(yōu)化的終點(diǎn)。

六、系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和維護(hù)

首先應(yīng)該將系統(tǒng)選擇在相對(duì)正常（低干擾、低濕度、低電壓）的環(huán)境中，以便能夠其能夠長(zhǎng)久穩(wěn)定運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上可通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)試、串口通行調(diào)試等方法，邊調(diào)試，邊優(yōu)化直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。最后，對(duì)于工業(yè)PLC控制系統(tǒng)須有必要的維護(hù)，使其出現(xiàn)問(wèn)題的周期長(zhǎng)、維護(hù)時(shí)間短，以此提升其生產(chǎn)效率。

隨著PLC技術(shù)不斷發(fā)展，其對(duì)于當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展產(chǎn)生著越來(lái)越重要的影響。對(duì)于未來(lái)，其還會(huì)不斷向著高速度、高性能、大容量方向發(fā)展，鑒于其目前在社會(huì)生產(chǎn)中的地位，筆者記錄下個(gè)人設(shè)計(jì)理念，希望能有助于后來(lái)者。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉艷梅，任雙燕等．S7-300可編程控制器（PLC）教程[M]．人民郵電出版社，2008

[2]海心，馬銀忠，劉樹青．西門子PLC開發(fā)入門與典型實(shí)例[M]．人民郵電出版社，2010

[3]曹永彥，楊坤怡等．MPS個(gè)性化實(shí)驗(yàn)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的應(yīng)用[J]．1002-4956(2008)08-0092-03