可編程序控制器系統設計

PLC控制系統設計和其他控制系統的設計內容基本類似。設計PLC系統應最大限度地滿足控制對象的要求，體現PLC的性價比，充分考慮系統的安全性，便于維修和改進，輸入輸出和存儲器容量要有一定余量，其任務實施有:

一、熟悉控制對象的工藝要求

根據該系統需要完成的控制任務，對被控對象的工藝過程、工作特點，控制系統的控制過程、控制規律、功能和特性等進行分析。

二、設計電氣控制線路

電氣控制線路包括下面幾個設計步驟:

(1)根據工藝要求，確定為PLC提供輸入信號的輸入元件的型號和數量，以及需要控制的執行元件的型號和數量。

(2)根據輸入元件和輸出元件的型號和數量對PLC進行選型。

(3)將系統中的所有輸入信號和輸出信號集中列表，這個表格叫做PLC輸入/輸出分配表。表中列出各個信號的代號，每個代號分配一個編程元件號，這和PLC的接線端子是一一對應的，分配時盡量將同類型的輸入信號放在一組，如接觸器類放在一起，信號燈類放在一起。

(4)有了輸入/輸出分配表，就可以繪制PLC的外部線路圖以及其他的電氣控制線路圖。設計控制線路除遵循以上步驟外，還要注意對PLC的保護。對輸入電源一般要經斷路器送入。為防止電源干擾，可以設置1∶1的隔離變壓器或增加電源濾波器。當輸入信號源為感性元件，輸出驅動的負載為感性元件時，應在直流電路兩端并聯續流二極管;對于交流電路，應兩端并聯阻容吸收電路。

三、程序設計

設計程序應根據工藝要求和控制系統的具體情況，畫出程序流程圖，這是整個程序設計工作的核心部分。在編寫程序過程中，可以借鑒現成的標準程序、參考繼電器控制圖。梯形圖語言是最普遍使用的編程語言，根據個人愛好選用經驗設計法或根據順序功能圖選用某一種設計方法。編寫程序過程中，需要及時對編出的程序加以注釋，以免忘記其相互關系，且要隨編隨注。注釋包括程序的功能、邏輯關系說明、設計思想、信號的來源和去向，便于閱讀和調試。

四、控制系統模擬調試

將設計好的程序用編程器輸入到PLC中進行編輯和檢查，改正程序設計語法錯誤。之后在實驗室里進行用戶程序的模擬運行和程序調試，發現問題立即修改和調整程序，直到符合工藝流程和狀態流程圖的要求。

模擬調試時，首先根據順序功能圖用小開關和按鈕模擬PLC實際的輸入信號。例如，用它們發出操作指令，或在適當的時候模擬實際的反饋信號，如限位開關觸點的接通和斷開。其次，通過輸出模塊上各輸出繼電器對應的發光二極管觀察輸出信號的變化是否滿足設計的要求。

調試順序控制程序的主要任務是檢查程序的運行是否符合功能圖的規定，即在某一轉換條件實現時，是否發生步的活動狀態的正確變化;該轉換所有的前級步是否變為不活動步，所有的后續步是否變為活動步;以及各步被驅動的負載是否發生相應的變化。調試時應充分考慮各種可能，對系統各種不同的工作方式、順序功能圖中的每一條支路、各種可能的進展路線都應逐一檢查，不能遺漏。發現問題后及時修改程序，直到在各種情況下輸入信號與輸出信號之間的關系完全符合要求。

在編程軟件中，可以用梯形圖來監視程序的運行。觸點和線圈的導通狀態，及狀態轉移圖里的每一活動步都用顏色表示出來，調試效果非常明顯，很容易找到故障原因，及時修改程序。用簡易編程器只能看指令表里面觸點的通斷，不如用計算機監視梯形圖直觀。

五、現場調試

模擬調試好的程序傳送到現場使用的PLC存儲器中，可先不帶負載，只帶上接觸器線圈、信號燈等進行調試。利用編程器的監控功能，或用計算機監視梯形圖，采用分段、分級調試方法進行。待各部分功能都調試正常后，再帶上實際負載運行。若不符合要求可對硬件和程序做調整，通常只需修改部分程序即可達到目的。現場調試后，如果PLC使用的是RAM存儲用戶程序，一般將程序固化在有長久記憶功能的可電擦除只讀存儲器(EPROM)卡盒中長期保存。目前使用的很多機型都是用EEPROM作為基本配置，可以減少固化這一步。特別要注意的是，如果是批量生產的設備，且程序需要固化，應該將調試好的程序直接固化一批;不需固化的也要將程序保存好，因為現場調試好的程序再次使用時就可以減少最初的程序模擬調試。

(作者單位:山東省泰安市高級技工學校)