張文婷

摘 要：近年來，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC技術(shù)得到了廣泛的應用，并帶動了傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)的進步。在采用自動控制和實時檢測的單片機系統(tǒng)中，單片機作為系統(tǒng)的核心部件，但僅僅具有單片機的知識是完全不夠的，還要針對具體的應用對象和硬件結(jié)構(gòu)采用軟硬件相結(jié)合的方式，加以完善。文章從軟件和硬件兩方面對PLC的設計技巧進行了介紹和分析，指出了如何實現(xiàn)電器控制向PLC控制的轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；設計方法；設計技巧

PLC是采用以微處理器為基礎(chǔ)的一種新型的工業(yè)控制裝置。由于PLC控制系統(tǒng)具有通用性好、硬件配置齊全、靈活性好、可靠性高、編程方法簡單等諸多特點，因此，PLC在工業(yè)領(lǐng)域的應用也越來越廣泛。PLC的應用在順序控制方面尤為突出，所以，要設計出經(jīng)濟實用的PLC控制系統(tǒng)是眾望所歸。文章從軟硬件兩方面，并在降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上對PLC控制系統(tǒng)的設計技巧進行的探討。

1 PLC控制系統(tǒng)的設計要求

PLC控制系統(tǒng)有兩種操作方式：自動操作和手動操作。自動操作有分為單步、連續(xù)、單周期這三種操作方式。手動操作是通過PLC機對釣具或行車的每一步動作單獨進行的起動、停止等控制。自動操作的單步操作方式是指：按一次起動按鈕就會自動完成相應的工作，然后自動停止；單周期操作是指：在原點出按一次起動按鈕后，機器會自動完成程序設定的各個步驟的工作，讓后回到原點自動停止；而連續(xù)操作是指：在原點出按下起動按鈕之后，機器將自動、連續(xù)不斷的執(zhí)行程序設定的各個步驟的工作，做周期性循環(huán)運動，在按下停止按鈕時才停止工作，但在下一次起動時，需要手動將機器恢復到原點，在開始下一次的工作。若在機器執(zhí)行連續(xù)操作過程中按下復位按鈕，機器先完成當前周期的動作，然后再回到原點自動停止工作。

2 PLC控制系統(tǒng)的設計步驟

2.1 設計前的調(diào)查分析

在進行PLC控制系統(tǒng)的設計之前一定要進行需求分析階段，要對生產(chǎn)機械工業(yè)的性能、結(jié)構(gòu)特點以及實際加工情況進行充分的了解，同時提出對PLC控制系統(tǒng)設計的具體要求。

2.2 確定控制系統(tǒng)的功能

目前，主要有四種形式的控制系統(tǒng)：單片機控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)。針對需求分析階段對控制系統(tǒng)的要求，選擇所要設計的PLC控制系統(tǒng)的形式。

2.3 硬件設計方面

控制系統(tǒng)的硬件設計主要由兩部分組成：PLC的選擇以及外圍設備的選擇。在進行PLC的選擇時，應該考慮一下因素：合理的結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的機型、功能要與控制要求相符合，并且注意I/O點數(shù)和存儲容量要有一定的冗余。在選擇外圍設備時主要注意選擇外圍控制元件、保護元件以及執(zhí)行元件的型號等問題。

2.4 軟件設計方面

要求掌握PLC的基本指令，并了解PLC的軟元件編號和相應的功能，然后根據(jù)控制系統(tǒng)的要求設計流程圖并編寫相應的程序。程序設計是控制系統(tǒng)設計中最重要并且工作量最大的一項工作，好的程序既可以減少I/O點數(shù)、節(jié)省硬件成本，還可以減少程序的執(zhí)行步驟，提高系統(tǒng)的響應速率，因此，對于軟件設計人員來說，必須掌握一定的編程技巧。

2.5 對系統(tǒng)進行調(diào)試

在PLC控制系統(tǒng)的設計和安全都完成后，并且確保接線無差錯，然后對系統(tǒng)進行調(diào)試。按照系統(tǒng)的運行順序?qū)ο到y(tǒng)進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有問題時，應先從軟件部分開始修改，必要時再對硬件進行相應的調(diào)制，直到最后滿足要求。

3 PLC控制系統(tǒng)的設計技巧

3.1 降低硬件系統(tǒng)的費用

PLC控制系統(tǒng)所使用的I/O點價格昂貴，減少I/O點數(shù)是降低硬件費用的主要措施。

減少輸入點個數(shù)方式：在設計過程中可以將一個按鈕用做兩種功能；采用分組輸入的方式，減少PLC控制系統(tǒng)的輸入點個數(shù)，另外在PLC外接電線時應注意，輸入電路的二極管要串聯(lián)，避免產(chǎn)生寄生電路；對于復雜的系統(tǒng)采用矩陣輸入的方法來減少輸入點數(shù)；對于只有單一功能的輸入開關(guān)或是連鎖關(guān)系較少的手動按鈕可直接設置在PLC的外部輸出電路上。

減少輸出點個數(shù)方式：可采取將狀態(tài)完全相同的負載并聯(lián)后使用同一個輸出點；將不在同一時刻工作的兩種工作方式設置成同一個輸出點，用外部的轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換工作方式；可將信號燈與它相應的負載設置為同一個輸出點。

3.2 減少軟件開發(fā)的資源

好的程序既可以減少I/O點數(shù)還能夠減少執(zhí)行步驟，提高執(zhí)行效率，因此，程序設計是控制系統(tǒng)中最重要的一項工作。所以必須要掌握一定的編程技巧。例如，在進行多種方式的程序設計時，在多臺單機組成的自動線上，必須將單機操作上的分散控制和總臺上的集中控制連鎖起來，這種方式的設計執(zhí)行效率更高。

3.3 合理的使用定時器

當所需的定時器的值過大時，可采取將定時器級聯(lián)的方式來實現(xiàn)更大的阻值要求。由于PLC控制系統(tǒng)一般只使用通電延時型定時器，因此，再將繼電器控制電路移植到PLC控制系統(tǒng)時，應該利用PLC的通電延時型定時器構(gòu)造出斷電延時型定時器。當系統(tǒng)中存在由兩步組成的小循環(huán)時，可在循環(huán)中加一步延時就可解決循環(huán)體前后不通電的問題，延時的時間取小一點不會對系統(tǒng)的運行產(chǎn)生影響。

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