ＰＬＣ控制系統設計的要點

魏淑芝

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，日常維護比較容易，更重要的是使同一設備經過改變程序而改變生產過程成為可能。下面就PLC控制系統設計中的問題進行探討。

一、硬件系統的設計

1. PLC控制系統的輸入電路設計

PLC供電電源一般為AC85—240V，適應電源范圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源凈化元件。隔離變壓器也可以采用雙隔離技術，即變壓器的初、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點接大地，次級線圈屏蔽層接PLC 輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。

（1） PLC輸入電路電源。一般應采用DC 24V,其帶負載時要注意容量，并作好防短路措施，否則將影響PLC的運行。一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝防止短路的措施。

（2）輸入的靈敏度。ＰＬＣ的端電壓和電流均有規定，當輸入回路串有二極管或電阻不能完全啟動，或者有并聯電阻或有漏電電流時不能完全切斷。另外，當輸入器件的輸入電流大于ＰＬＣ的最大輸入電流時，也會引起誤碼動作，應采用弱電流輸入器件，選用輸入為共漏型的ＰＬＣ。

2. PLC控制系統的輸出電路設計

（1）輸出方式的設計。依據生產工藝要求，各種指示燈、變頻器/數字直流調速器的啟動停止應采用晶體管輸出。如果PLC 系統輸出頻率為每分鐘6 次以下，應首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設計簡單，抗干擾和帶負載能力強。當PLC掃描頻率為10次／min 以下時，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC輸出驅動中間繼電器或者固態繼電器（SSR），再驅動負載。

對于常見的AC220V交流開關類負載，應該通過DC24V微小型中間繼電器驅動，避免PLC的DO接點直接驅動，盡管PLC手冊標稱具有AC220V交流開關類負載驅動能力。

（2）ＰＬＣ外部驅動電路的設計。在PLC輸出不能直接帶動負載的情況下，必須在外部采用驅動電路：可以用三極管驅動，也可以用固態繼電器或晶閘管電路驅動。同時應采用保護電路和浪涌吸收電路，且每路有顯示二極管（LED）指示。

（3）“COM“點的選擇設計。PLC產品“COM”點的數量是不一樣的，有的一個“COM”點帶8個輸出點，有的帶4個輸出點，也有帶2個或1個輸出點的。當負載的種類多，且電流大時，采用一個“COM”點帶1～2個輸出點的PLC產品；當負載數量多而種類少時，采用一個“COM”點帶4～8個輸出點的PLC產品。這樣會對電路設計帶來很多方便，每個“COM”點處加一熔絲，1～2個輸出時加2A的熔絲，4～8點輸出的加5～10A的熔絲，因PLC內部一般沒有熔絲。

3. PLC控制系統抗干擾與外部互鎖設計

PLC輸出帶感性負載，斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，所以對直流感性負載應在其旁邊并接續流二極管，對交流感性負載應并接浪涌吸收電路。當兩個物理量的輸出在PLC內部已進行軟件互鎖后，在PLC的外部也應進行互鎖，以加強系統的可靠性。

二、PLC 控制系統的軟件設計

1. 將程序按結構形式分為基本程序和模塊化程序

（1）基本程序。既可以作為獨立程序控制簡單的生產工藝過程，也可以作為組合模塊結構中的單元程序。依據計算機程序的設計思想，基本程序的結構方式只有三種：順序結構、條件分支結構和循環結構。

（2）模塊化程序，即把一個總的控制目標程序分成多個具有明確子任務的程序模塊，分別編寫和調試，最后組合成一個完成總任務的完整程序。建議經常采用這種程序設計思想，因為各模塊具有相對獨立性，相互連接關系簡單，程序易于調試修改，特別是用于復雜控制要求的生產過程。

2. 程序設計應注意的問題

在程序設計時，除了I/O地址列表外，有時還要把在程序中用到的中間繼電器（M）、定時器（T）、計數器（C）和存儲單元（V）以及它們的作用或功能列寫出來，以便編寫程序和閱讀程序。

3. 編程語言的選擇

（1） 有些PLC使用梯形圖編程不是很方便（例如書寫不便），則可用語句表編程，但梯形圖總比語句表直觀。

（2） 經驗豐富的人員可用語句表直接編程，就像使用編匯語言一樣。

（3） 如果是清晰的單順序、選擇順序或并發順序的控制任務，則最好是用功能圖來設計程序。

（作者單位：山東省濟寧技術學院）