工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

高軼興

摘 要： PLC控制系統(tǒng)是一種工業(yè)控制系統(tǒng)產(chǎn)品，隨著機(jī)械和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)得到了全面的應(yīng)用，因此通過(guò)本文對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的分析，可以讓PLC控制系統(tǒng)得到進(jìn)一步的發(fā)展。首先簡(jiǎn)單了解了PLC控制系統(tǒng)的基本原則，然后從選型方法、輸出回路、輸入回路、外部驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展、其他注意等方面進(jìn)行全面的分析設(shè)計(jì)，因此明確PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，為相關(guān)人員提供的參考。

關(guān)鍵詞： 選型方法；輸出回路；輸入回路

引言：隨著工業(yè)自動(dòng)化的全面發(fā)展以及生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，PLC控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，PLC控制系統(tǒng)功能得到了全面的提高。但是從現(xiàn)階段，PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用情況來(lái)看，實(shí)用功能方面還可以得到進(jìn)一步的強(qiáng)化，以此促進(jìn)PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化中得到全面的發(fā)展，繼而提高PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果，讓其成為適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的全新型控制器，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化水平的提升。

一、PLC控制系統(tǒng)的基本原則

PLC控制系統(tǒng)的核心為PLC控制技術(shù)，系統(tǒng)可以分為三個(gè)部分，分別為PLC、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要圍繞著PLC控制系統(tǒng)程序展開(kāi)，考慮到PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境不同，工藝流程也各不相同，因此首先要簡(jiǎn)單了解PLC控制系統(tǒng)的基本原則。第一，PLC控制系統(tǒng)要考慮到I/O點(diǎn)數(shù)，根據(jù)控制系統(tǒng)中輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等個(gè)數(shù)，確定點(diǎn)數(shù)。第二，根據(jù)點(diǎn)數(shù)的不同，確定內(nèi)存容量，在選擇內(nèi)存容量時(shí)，留出一定的余量。第三，提高編程技巧，以此縮短程序，節(jié)省空間，并且考慮控制系統(tǒng)和PLC功能結(jié)構(gòu)之間的合理性。第四，企業(yè)內(nèi)應(yīng)該為同一類(lèi)型的PLC控制系統(tǒng)，以此保證不同的管理內(nèi)容都可以進(jìn)行應(yīng)用。只有滿(mǎn)足以上四點(diǎn)基礎(chǔ)原則，才能夠展開(kāi)具體的探索。

二、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

（一）PLC選型方法

在簡(jiǎn)單了解了PLC控制系統(tǒng)的基本原則后，就可以確定具體的選型方法，以此為后期的設(shè)計(jì)提供思路，首先要確定系統(tǒng)規(guī)模，常見(jiàn)的PLC控制系統(tǒng)規(guī)模有兩種，一種為PLC單機(jī)控制，一種為PLC形成網(wǎng)絡(luò)。其次要確定計(jì)算得到PLC控制系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，并且在實(shí)際點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，留出一定的余量。最后，要確定負(fù)載類(lèi)型，根據(jù)PLC輸出端負(fù)載類(lèi)型以及輸出電的動(dòng)作頻率，確定輸出方式。此外還要選擇合適的編程器，確定系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)速度，以此保證選擇的PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)品合理，符合工業(yè)自動(dòng)化需求。

（二）輸出回路設(shè)計(jì)

輸出回路設(shè)計(jì)可以從繼電器、晶閘管、晶體管這三個(gè)方面進(jìn)行，通過(guò)繼電器輸出，對(duì)不同公共點(diǎn)之間的交直流負(fù)載，且電壓也可以有多種不同，最大可以達(dá)到2A/點(diǎn)，但是因?yàn)槔^電器壽命限制，完全不適用于高頻動(dòng)作。晶閘管和晶體管輸出，可以響應(yīng)不同的動(dòng)作，其中晶閘管的最大負(fù)載能力為0.2A/點(diǎn)，最大輸出負(fù)載電流為0.5A/點(diǎn)，二者都適應(yīng)高頻動(dòng)作，其中晶閘管的響應(yīng)時(shí)間為1ms。需要注意的是，當(dāng)系統(tǒng)輸出頻率為6次/min以下時(shí)，應(yīng)該由繼電器進(jìn)行輸出，頻率為10次/min以下時(shí)，除了繼電器輸出之外，還可以采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓三極管，以此保證負(fù)載驅(qū)動(dòng)。

（三）輸入回路設(shè)計(jì)

輸入回路設(shè)計(jì)應(yīng)該包括四個(gè)部分，分別為：電源回路、內(nèi)外部直流電源、輸入靈敏度。PLC控制系統(tǒng)中供電電源為85-240VAC，而且為防止干擾，還會(huì)額外安裝電源的凈化元件，比如電源濾波器等設(shè)備。此外，PLC上24V直流電源和外部24V直流電源，容量較小，因此要注意容量，并且加強(qiáng)防短路措施設(shè)備，而輸入回路中外部24V直流電源主要用接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)，以此避免對(duì)PLC控制系統(tǒng)造成影響。此外，還需要注意的是兩個(gè)電源的負(fù)端都不要和COM端相連接，否則會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行造成影響。而輸入靈敏度中，考慮到不同廠家對(duì)輸入端電壓電流的要求各不相同，因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，如果串有二極管或者電阻，就會(huì)引發(fā)誤動(dòng)作，繼而導(dǎo)致弱電流輸入器件下降，以此選用共漏型輸入的PLC控制系統(tǒng)，輸入的元件公共點(diǎn)電位為負(fù)。

（四）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展設(shè)計(jì)

除了以上四個(gè)方面以外，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，還需要考慮到PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和擴(kuò)展模塊。當(dāng)PLC控制系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)，就需要選用擴(kuò)展模塊，對(duì)不同公司產(chǎn)品而言，系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)和擴(kuò)展模塊都有著較為嚴(yán)格的要求，如果在擴(kuò)展模塊的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)，就可以采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以此為用戶(hù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供便捷性。而在PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，整體難度較大，需要考慮的內(nèi)容較多，針對(duì)不同的指令以及指令執(zhí)行技術(shù)速度也會(huì)相對(duì)加快，包括通信接口、通信數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)傳輸速度等內(nèi)容。

（五）其他注意事項(xiàng)

上文中，從選型方法入手，針對(duì)PLC控制系統(tǒng)中輸出輸入回路等系統(tǒng)內(nèi)部組成部分，進(jìn)行了全面的分析，但是在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，還有幾點(diǎn)內(nèi)容需要引起重視。第一，PLC控制系統(tǒng)中的電源應(yīng)該選用線徑大于2mm2的雙絞線，如果選用了擴(kuò)展單元，就要和擴(kuò)展單元共用一個(gè)開(kāi)關(guān)；第二，PLC控制系統(tǒng)接地端不需要接地，如果必須要接地，要采用標(biāo)準(zhǔn)線徑2mm2，螺釘4mm2，輸入信號(hào)長(zhǎng)度不要超過(guò)30m，其中輸入、輸出之間的走線并且和200mm以上的線路保持距離，此外，外部驅(qū)動(dòng)電路也需要引起注意。

總結(jié)：綜上所述，PLC控制系統(tǒng)是工業(yè)自動(dòng)化中的核心內(nèi)容，這種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而形成的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，能夠有效推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)效率，保證工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，但是新時(shí)期的PLC控制系統(tǒng)還需要得到更進(jìn)一步的完善，以此讓工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)得到全面的發(fā)展。對(duì)于控制設(shè)備和控制技術(shù)而言，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，因此要讓PLC控制系統(tǒng)發(fā)揮出其本身的優(yōu)勢(shì)，可以應(yīng)用到不同的環(huán)境中，并保證系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比和操作性。

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