PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方法解析

摘 要：PLC 控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用對我國工業(yè)生產(chǎn)的自動化與智能化的發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用，對PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)積極總結(jié)先進(jìn)的設(shè)計經(jīng)驗，在實際生產(chǎn)中，通過將PLC 控制系統(tǒng)功能的最大化實現(xiàn)來提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文對PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；設(shè)計；原則；方法

一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

（一）使PLC控制系統(tǒng)的功能發(fā)揮到最大，從而滿足被控制對象的需求

在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的過程中，要最大努力地發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)具有的性能，而滿足在生產(chǎn)工藝上被控制對象的需求，這不僅是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的前提要求，還是PLC控制系統(tǒng)中必須遵守的一個原則。

（二）確保PLC控制系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性

在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的過程中，要認(rèn)真考慮到PLC控制系統(tǒng)使用時長，并且能維持長期安全、穩(wěn)定、可靠的運行工作，這是在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時必須遵循的最主要原則。

（三） PLC控制系統(tǒng)具備經(jīng)濟(jì)性高、操作簡單、維修方便的特點

在設(shè)計一個新的控制系統(tǒng)過程中，首先考慮工業(yè)生產(chǎn)投入和支出的經(jīng)濟(jì)效益和在工廠生產(chǎn)時自身的工作效率，但這些條件沒有使PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜系統(tǒng)，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時既要遵守上述這些原則，而且還必須考慮PLC控制系統(tǒng)通過實際運用后產(chǎn)生的操作問題和維修問題。

（四） PLC控制系統(tǒng)要滿足后續(xù)發(fā)展的要求

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使我國控制系統(tǒng)得到大力的推廣使用，而且更新速度也在提升。在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，必須經(jīng)常考慮PLC控制系統(tǒng)在經(jīng)過實踐運用后，它的可持續(xù)發(fā)展性和完善性等重要問題。

二、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法

（一） PLC 的選型

1.由于新型號的 PLC 未經(jīng)長時間的實踐和應(yīng)用，容易在使用中暴露出設(shè)計缺陷，所以在PLC 的選用上應(yīng)盡量避免選用新出品的型號。

2.相同的編程器、 通信接口、編程軟件和通信協(xié)議對設(shè)計者和使用者都是極大地方便之處，因此PLC 的選型要盡量系統(tǒng)化、 通用化。

3.新設(shè)計的系統(tǒng)可能會存在許多缺陷，新增某些功能都需要額外的輸入輸出點，因此在PLC 的選型要注意輸入輸出點數(shù)留有一定的余量， 接線端子也需要留出一定的余量。

（二）對 PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時的步驟

1.根據(jù)控制要求確定軟件硬件分工

①控制的基本方式?？刂频幕痉绞桨ㄐ谐炭刂?，時間控制、速度控制、電流/電壓控制（信號來自各種傳感器）等。

②需要完成的動作。需要完成的動作包括動作及其順序、動作條件。

③操作方式。包括手動（手動點動，回原點），自動（單步運行、單周期運行、自動運行）以及必要的保護(hù)與報警、聯(lián)鎖與互鎖、現(xiàn)場顯示、故障診斷等

④確定軟件與硬件分工。控制系統(tǒng)的某些功能可以用硬件實現(xiàn)，也可以用軟件實現(xiàn)，可以按照技術(shù)方案、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等指標(biāo)，選用硬件實現(xiàn)，或者選用軟件實現(xiàn)，或者同時選用。

2.確定用戶的1/O設(shè)備

①根據(jù)控制要求，確定輸入設(shè)備。輸入設(shè)備包括撥碼開關(guān)、編碼器、傳感器和主令開關(guān)（含按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、限位開關(guān)等）。

②根據(jù)控制要求，確定輸出設(shè)備。輸出設(shè)備包括接觸器、繼電器、電磁閥、信號燈、LED等，以及步進(jìn)電動機(jī)、伺服電動機(jī)、變頻電動機(jī)控制器等，并了解與輸出設(shè)備相連的電動機(jī)控制要求。

③根據(jù)用戶的1/O的設(shè)備數(shù)量，確定PLC的I/O點數(shù)。

3.硬件設(shè)計

①選擇PLC的型號。正確選擇PLC的型號對于保證控制系統(tǒng)的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、可擴(kuò)展性至關(guān)重要。據(jù)此，可以選擇合適的PLC系列，并在該系列中選擇合適的型號。選擇并確定PLC的容量，開關(guān)量輸入的點數(shù)，開關(guān)量輸出的點數(shù)、輸出方式及其輸出功率；模擬量輸入的點數(shù)，模擬量輸出的點數(shù)；選擇并確定電源模塊，特殊功能模塊的種類及數(shù)量。

②建立PLC的I/O地址分配表。分配PLC的I/O點，建立I/O地址分配表。

③繪制I/O設(shè)備與PLC的連線圖。繪制出PLC的1/O端子與I/O設(shè)備的連線圖?？紤]必要的安全保護(hù)措施，如互鎖和聯(lián)鎖保護(hù)、過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、短路保護(hù)等。

④電氣系統(tǒng)的設(shè)計。電氣系統(tǒng)的設(shè)計主要是指設(shè)計電氣控制柜的電氣布置圖，電氣安裝圖，操作面板布置圖，接線端于圖等的設(shè)計，有時還需要設(shè)計控制臺。此外，還要進(jìn)行配線設(shè)計，要求標(biāo)注對應(yīng)的PLC模塊編號、模塊端子編號、PLC輸入/輸出點的地址、輸入/輸出設(shè)備的接線表，接線板的接線表，穿管電線表。線號排列要清楚，便于查找及現(xiàn)場配線施工。

三、PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計的方法概述

編制PLC 控制程序的典型方法包括圖解法和計算機(jī)輔助設(shè)計編程。圖解法一般通過作圖來進(jìn)行PLC 程序設(shè)計，主要包括梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進(jìn)順控法。梯形圖法是相對較為方便一種編程方法；邏輯流程圖法可以使整個程序脈絡(luò)清楚，對于故障查找以及程序調(diào)整和維修都十分有利；時序流程圖法則適合于以時間為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)的編程；相比之下步進(jìn)順控法可以使控制程序編寫更為方便。計算機(jī)輔助設(shè)計編程通過PLC 編程軟件在計算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計，編程軟件的使用使計算機(jī)上進(jìn)行程序的存取加密以及E X E運行文件的形成變得十分方便。

四、調(diào)試

（一）離線模擬調(diào)試

在編程軟件的編程環(huán)境下可以對程序的運行進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)試?？梢杂冒粹o或開關(guān)的輸入模擬開關(guān)量的輸入進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，直到滿足控制要求。有條件的情況下，可以使用離線模擬軟件進(jìn)行離線調(diào)試。

（二）現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試

在配線施工完成以后，就可以結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試?？梢赃\用單步，監(jiān)控，跟蹤等方式調(diào)試。

總之，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， PLC 的功能也越來越強(qiáng)， 使用越來越方便。但是， 整機(jī)的可靠性高只是保證系統(tǒng)可靠工作的前提，還必須在設(shè)計和安裝過程中采取相應(yīng)的措施， 才能保證整個系統(tǒng)可靠工作。

參考文獻(xiàn)：

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