淺議PLC控制系統(tǒng)的設計

【摘要】文章首先探討了PLC控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容，給出了PLC控制系統(tǒng)設計流程圖。接著對如何選擇PLC進行了闡述，重點討論了機型的選擇和I/O接口模塊的選擇。最后，文章對PLC控制程序的編程方法進行了介紹。

【關(guān)鍵詞】PLC；控制系統(tǒng)；設計；流程

一、前言

PLC，即可編程邏輯控制器，它具有編程功能，當需要改變被控制的工藝時，只需要修改一下原來的程序即可，因而在工業(yè)生產(chǎn)中應用十分廣泛。目前，PLC已經(jīng)廣泛應用于各種機械加工和生產(chǎn)控制中，在煤礦開采、機械制造、石化工業(yè)等眾多行業(yè)中，PLC都發(fā)揮著重要的作用。既然PLC應用如此廣泛，那么，對于技術(shù)人員來講，掌握PLC控制系統(tǒng)的設計方法就顯得尤為重要。下面，本文就對PLC控制系統(tǒng)的設計進行一點淺顯地探討。

二、PLC控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容

1、擬定控制系統(tǒng)設計的技術(shù)條件。設計PLC控制系統(tǒng)，首先要擬定控制系統(tǒng)的技術(shù)條件，它是整個設計的依據(jù)。2、根據(jù)需要控制的對象，以及對控制的要求，選擇合適的輸入設備，常見的輸入設備有限位開關(guān)、按鈕等。3、PLC的選擇。PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，選擇時要根據(jù)控制的要求，選擇既能滿足要求，又能盡量節(jié)省開支的PLC，即根據(jù)需求“量體裁衣”。4、編制PLC的I/O分配表，繪制輸入I/O端子接線圖。5、編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應的編程語言，如梯形圖等，進行程序設計。6、設計操作臺、電氣柜及非標準電器部件。

設計PLC控制系統(tǒng)的設計流程如圖1所示。

三、PLC的選擇

目前，PLC已經(jīng)廣泛應用于很多行業(yè)，人們根據(jù)每個行業(yè)的特點，研制了很多不同類型的PLC，以滿足不同行業(yè)的需求。在控制系統(tǒng)設計中，要根據(jù)控制要求，選擇最適合本系統(tǒng)的PLC。下面具體介紹如何進行選擇。

1、機型的選擇

PLC的機型很多，功能各異，在實際選擇中，應該從以下幾個方面進行考慮。

（1）機型統(tǒng)一

同一家企業(yè)需要多臺PLC時，應盡量選擇同一機型。這樣做的好處有以下幾點；①便于備品和配件等的管理和采購；②同一種類型的PLC，其編程方法相同，員工只需掌握一種編程方法即可以使用所有的PLC；③有利于資源共享，可以用計算機把多臺PLC聯(lián)系起來。

（2）結(jié)構(gòu)和功能方面

在結(jié)構(gòu)的選擇方面，如果所適用的場合生產(chǎn)工藝相對較為固定，且環(huán)境條件較好的話，宜用整體式結(jié)構(gòu)的PLC，而如果生產(chǎn)工藝經(jīng)常變化，且環(huán)境又比較惡劣的話，則應盡量選用模塊式結(jié)構(gòu)。

在功能選擇方面，應以實用為主，如果需要控制的工程項目比較簡單，就不要選擇功能多、價格貴的高檔機，只需要選擇具備一些基本功能的低檔機就足夠了。只有在控制要求比復雜，低檔機無法滿足控制要求時，才選用高檔機。

（3）離線編程和在線編程的選擇

PLC的一個顯著的優(yōu)點是具有編程功能，當我們需要被控制的工藝改變時，只需要修改一下原來的程序即可，因而給生產(chǎn)帶來了極大的方便。目前，根據(jù)在編程時CPU是否還能起到對工藝的控制作用，PLC的編程有離線編程和在線編程之分。前者是指當對PLC進行編程時，其CPU將停止控制作用，后者則是指在編程時，CPU仍能對現(xiàn)場起到控制作用。很明顯，在線編程比離線編程更為先進，但是這種類型的PLC結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴。

2、I/O接口模塊的選擇

PLC要控制工業(yè)生產(chǎn)過程，必須有I/O接口模塊才行，因此，I/O 接口模塊的選擇是PLC控制系統(tǒng)設計的重要部分。PLC的I/O接口模塊很多，最主要的模塊有模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊，等等，下面對其選擇進行具體探討。

（1）確定I/O點數(shù) 在確定I/O點數(shù)時，應在控制系統(tǒng)要求的最大點數(shù)的基礎上再留出一定的余量，這樣的話，以后需要的時候還可以適當增加控制功能。另外，確定I/O點數(shù)點數(shù)時還應注意，對于同一個控制對象，如果采用的控制方法不同或編程水平不同，其I/O點數(shù)不同。

（2）開關(guān)量I/O 開關(guān)量I/O接口可從傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制設備（如指示燈、報警器、電動機啟動器等）接收信號。典型的交流輸入/輸出信號為24～240V，直流輸入/輸出信號為5～240V。盡管輸入電路因制造廠家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于消除錯誤信號的抖動電路等。

（3）模擬量I/O 模擬量輸入/輸出接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號。這些接口可用于測量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設備。這些接口的典型量程為-10～+10V、0～+11V、4～20mA 或10～50mA。一些制造廠家在PLC上設計有特殊模擬接口，因而可接收低電平信號，如RTD、熱電偶等。一般來說，這類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或RTD混合信號。

四、編程方法

編制PLC控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。

1、圖解法編程

圖解法是靠畫圖進行PLC程序設計。常見的主要有邏輯流程圖法和梯形圖法，下面分別予以介紹。

（1）邏輯流程圖法：邏輯流程圖法是把系統(tǒng)的工藝流程，用邏輯框圖表示出來形成系統(tǒng)的邏輯流程圖。用該法編程，邏輯思路清晰、輸入與輸出的因果關(guān)系及聯(lián)鎖條件明確，因此用該法編制的程序故障查找、調(diào)試和維修都很方便。

（2）梯形圖法：該法模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法，用梯形圖語言去編制PLC程序。由于該法是通過模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法來編程的，因此其圖形跟繼電器控制電路很相似，元件名稱也與繼電器控制電路相似。對于熟悉繼電器控制的人來說，只要把原繼電器控制電路移植到梯形圖語言中，再稍作修改，就完成了編程過程。

2、借鑒其他程序進行編程

該法是先找一些與自己需要控制的工藝比較接近的程序，這些程序可能是來自自己以前的編程，也可能是他人在其他項目控制時編寫的程序。編程時，在這些程序的基礎上進行修改，使其控制的工藝與自己的要求相符合。

3、計算機輔助設計編程

計算機技術(shù)的發(fā)展為PLC編程帶來了新的方法和手段。計算機輔助設計是運用計算機技術(shù)來輔助編程，通過PLC編程軟件可以在計算機上進行程序設計、離線或在線編程，此外，還可以利用計算機進行仿真和在線調(diào)試。計算機的運用，大大提高了編程的速度。