吳偉

【摘 要】在PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，硬件設(shè)計(jì)最為主要，它直接影響著系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，此外，對(duì)軟件進(jìn)行有效管理能夠更好發(fā)揮硬件的功能，可見，PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，只有反復(fù)設(shè)計(jì)和實(shí)踐，才能夠應(yīng)用自如，在實(shí)際工作應(yīng)用中起到良好效果。

【關(guān)鍵詞】PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

一、PLC系統(tǒng)的含義

PLC也可以稱作可編程邏輯的控制設(shè)備。在國際上是這樣定義的：一種采用數(shù)字進(jìn)行運(yùn)算和操作的電子化系統(tǒng)，是針對(duì)工業(yè)方面的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)的。它的儲(chǔ)存設(shè)備中具備了可編寫程序的作用，用來處理系統(tǒng)中的邏輯計(jì)算、定時(shí)以及順序的控制之類的操作指令，還采用數(shù)字和模擬的各類輸入與輸出，進(jìn)行各種設(shè)備或者生產(chǎn)程序的控制。

二、PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)備選型

PLC主要是對(duì)工業(yè)設(shè)備的外部系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，系統(tǒng)控制設(shè)備規(guī)模依具體情況而定，可能是單個(gè)設(shè)備、多個(gè)設(shè)備組合或者對(duì)工業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)有效控制。市場(chǎng)上PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)品型號(hào)眾多，不同類型PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)適用不同范圍。選購時(shí)，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，分析、統(tǒng)計(jì)出被控設(shè)備的數(shù)字量、模擬量并估算出內(nèi)存，確保余量適度，同時(shí)，應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)廠家的品牌形象、售后服務(wù)、技術(shù)保障、網(wǎng)絡(luò)通信等因素，最終，選擇性價(jià)比較高的PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)機(jī)型。當(dāng)前，國外知名的品牌有：德國西門子、日本的三菱、松下、歐姆龍，美國的通用，韓國的LG。國內(nèi)自主品牌有：研華、研祥、合力時(shí)等。

三、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)思路

由于PLC控制系統(tǒng)當(dāng)中涉及到不僅僅是計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，還有自動(dòng)控制技術(shù)當(dāng)中的數(shù)據(jù)管理、圖形技術(shù)以及控制等其他技術(shù)，這樣就要求在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮這些技術(shù)之間的相互融合性和協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、信息同步。比如在配電網(wǎng)當(dāng)中，為了提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗、減少斷電次數(shù)，就必須在配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)中以系統(tǒng)工程為理念，利用系統(tǒng)集成的方式，統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的兼容性、統(tǒng)一性，并且還要以實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性等設(shè)計(jì)要求為前提。

3.2設(shè)計(jì)要求

3.2.1硬件設(shè)計(jì)

PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括電路的輸入和輸出兩個(gè)部分。首先，輸入電路設(shè)計(jì)。PLC輸入電源通常在AC85—240V，適用面廣泛，但為抵御外界干擾，通常都配裝電源凈化裝置。此外，系統(tǒng)中的隔離變壓器也可采用雙隔離技術(shù)，以減小干擾。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的輸入電路電源所帶負(fù)載應(yīng)嚴(yán)格注意容量大小，同時(shí)作好短路保護(hù)準(zhǔn)備，這對(duì)PLC的系統(tǒng)安全意義重大。其次，輸出電路設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需求，各種指示燈、變頻裝置采用晶體管輸出，此種材質(zhì)較適用于高頻工作，如果PLC系統(tǒng)的輸出頻率為每分鐘6次左右，則選用繼電器方式輸出，它具有“抗干擾、帶負(fù)載能力強(qiáng)”的特點(diǎn)。如，PLC輸出電路的電磁線圈為感性負(fù)載，如果斷電時(shí)就會(huì)對(duì)系統(tǒng)電路產(chǎn)生電流沖擊，所以，針對(duì)直流感性負(fù)載時(shí)并接結(jié)續(xù)二極管，能夠有效吸收交流負(fù)載，保護(hù)PLC系統(tǒng)。三是抗干擾設(shè)計(jì)。近年來，晶閘管可控整流和變頻調(diào)速裝置的廣泛應(yīng)用為交流電網(wǎng)的帶來了污染，同時(shí)也給PLC控制系統(tǒng)帶來了一定的干擾，通常情況下，主要是采用隔離和屏蔽兩種抗干擾措施。

3.2.2軟件方面

PLC系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了要對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，還要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)生產(chǎn)的需求來進(jìn)行劃分，不同程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，軟件設(shè)計(jì)中最為重要的就是過程的編寫，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用的效果如何關(guān)鍵是要看軟件設(shè)計(jì)方案是否合理、高效。因此，在進(jìn)行程序編寫時(shí)，一個(gè)子程序不但可以獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的功能，而且還要在組合模塊中也要發(fā)揮相同的功效。一般程序結(jié)構(gòu)分為三種：循環(huán)、條件以及順序，表達(dá)方式也為三種：STL（語句表）、CSF（功能圖）、LAD（接點(diǎn)梯形圖），在PLC程序當(dāng)中，最小的語句單元稱為控制語句，比如LDI0.2就為一個(gè)完整的控制語句。除此之外，在編程的過程中，一定要盡可能的保證各種指令的正確性，假如出現(xiàn)錯(cuò)誤，也必須有相應(yīng)的程序來保護(hù)設(shè)備、控制設(shè)備。比如在一個(gè)生產(chǎn)線當(dāng)中，有某一個(gè)設(shè)備是關(guān)鍵設(shè)備，必須要保證它的可靠性，因此，在編程時(shí)，就需要充分考慮到這一點(diǎn)，可以利用程序連鎖措施來最大限度的保護(hù)生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，就算出現(xiàn)意外，也會(huì)立馬停止，同時(shí)發(fā)出警報(bào)。對(duì)于干擾問題，可以通過設(shè)計(jì)濾波器以及工頻整形采樣的方式消除周期性的干擾。

四、PLC系統(tǒng)的未來發(fā)展

隨著自動(dòng)化以及微處理器技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)當(dāng)中，如汽車制造、控制設(shè)備、立體倉庫、環(huán)保以及娛樂設(shè)施等等。未來的PLC發(fā)展可以分為以下幾個(gè)方面：

①人機(jī)界面更加友好，PLC生產(chǎn)商可以聯(lián)合一些有實(shí)力的軟件公司，提高自己的程序編寫能力，方便人們的操作，同時(shí)也降低了維護(hù)PLC的成本，比如現(xiàn)在的PLC+網(wǎng)絡(luò)+IPC+CRT模式就已經(jīng)被人們普遍使用；

②網(wǎng)絡(luò)通信能力得到大幅提升，PLC生產(chǎn)商在原有的基礎(chǔ)上，增加了各種通訊接口，提供了完整的通信網(wǎng)絡(luò)。

③開放性與互操作性，如今的PLC雖然在開發(fā)工具上，各個(gè)公司使用的不同，但是在客戶端，卻基本上實(shí)現(xiàn)了兼容，同時(shí)還提出了一些標(biāo)準(zhǔn)，如：OPC（OLEforProcessControl）標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)了軟硬件的互操作性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫傳輸。

五、做好系統(tǒng)程序的調(diào)試工作

5.1I/O端子測(cè)試

一是用手工方式對(duì)PLC系統(tǒng)輸入端子逐一進(jìn)行驗(yàn)證，端子指示燈點(diǎn)亮，表示正常；否則，應(yīng)檢查接線和I/O點(diǎn)。二是編寫程序，系統(tǒng)輸出電源正常的情況下，運(yùn)用程序來檢查系統(tǒng)中所有輸出端子指示燈是否正常，端子指示燈點(diǎn)亮，表示正常，否則，應(yīng)檢查接線和I/O點(diǎn)。

5.2系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試主要指按控制要求將系統(tǒng)的電源、外部電路與輸入、輸出端子連接好，并將PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)同現(xiàn)場(chǎng)的外部設(shè)備連接好，然后在PLC系統(tǒng)中加載程序，并運(yùn)行和調(diào)試。通常情況下，應(yīng)將PLC控制單元的工作方式設(shè)置為正常運(yùn)行，并保持充足的時(shí)間來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。在正式調(diào)試前，工作人員應(yīng)將PLC系統(tǒng)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)備全面、徹底地檢查，經(jīng)確認(rèn)無誤后，方可加載外部電源。

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