淺談PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

在系統(tǒng)設(shè)計上，PLC控制系統(tǒng)除具有與繼電器——接觸器控制系統(tǒng)的共性外，還具有自身的特點。

一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容和方法

1.分析控制系統(tǒng)的要求以確定控制任務(wù)

要應(yīng)用PLC，首先要詳細分析被控對象、控制過程與要求，熟悉了解其工藝過程，然后列出控制系統(tǒng)中所有的功能和指標要求，明確控制任務(wù)。也就是說，明確PLC在控制系統(tǒng)中要完成哪些工作。

2.選用和確定用戶I/O設(shè)備

根據(jù)系統(tǒng)控制要求，選用合適的用戶I/O設(shè)備，并由此初步估計所需PLC的I/O點數(shù)。

3.PLC機型選擇的基本原則

(1)選用規(guī)模適當?shù)腜LC輸入、輸出點數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標。因此，在選用PLC時，首先要確保有足夠的I/O點數(shù)，并留有一定的余地，一般可考慮1O%～15%的備用量。另外，如果只是為了實現(xiàn)單機自動化或機電一體化產(chǎn)品，可選用小型PLC;若控制系統(tǒng)較大，需要I/O點數(shù)較多，被控制設(shè)備較分散，則可選用大、中型PLC。

(2)PLC的容量要滿足用戶要求。對PLC用戶程序存儲容量的估算，可用下面推薦的經(jīng)驗公式:存儲器總字數(shù)=(開關(guān)量I/O點數(shù)×10)+(模擬量點數(shù)×150)。按經(jīng)驗公式所算得的存儲器總字數(shù)要再考慮25%的余量。

(3)功能要相當，結(jié)構(gòu)要合理。若被控制對象是開關(guān)量和模擬量并存，要求PLC完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換，算術(shù)運算和其他一些特殊處理，則要選擇有相應(yīng)功能的PLC。此外，還要考慮PLC結(jié)構(gòu)。整體式結(jié)構(gòu)簡單、體積小，每一個I/0點的平均價格也比模塊式的便宜。

(4)選擇哪一種功能的輸入/輸出模塊和哪一種輸出形式，取決于控制系統(tǒng)中輸入/輸出信號的種類、參數(shù)要求和技術(shù)要求。輸出模塊按方式不同又有繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出三種。對開關(guān)頻繁、低功率因數(shù)的感性負載，可使用晶閘管輸出(交流輸出)或晶體管輸出(直流輸出)，但這種模塊過載能力稍差，價格也較高。繼電器輸出模塊承受過電壓和過電流的能力較強，價格較便宜，缺點是響應(yīng)速度較慢，在輸出變化不是很快、很頻繁時，可優(yōu)先考慮使用。此外，還應(yīng)當考慮輸入/輸出模塊的負載能力。

(5)選用PLC機型要統(tǒng)一，即在同一個工廠，PLC使用的機型要盡量統(tǒng)一，以便于維護和管理。

4.系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計

首先要分配PLC的I/0點數(shù)，并設(shè)計PLC的I/O端口接線圖。在分配I/O點編號時，應(yīng)盡量將同一類的信號集中配置，地址號按順序連續(xù)編排。

(1)軟件設(shè)計用戶程序的編寫過程就是軟件設(shè)計過程。編程時，首先要合理劃分模塊;其次是合理利用指令，嚴格注意信息名稱的定義;最后經(jīng)過單塊調(diào)試以及軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)。程序必須經(jīng)過一段時間的運行考驗，才可以投入實際現(xiàn)場工作。

(2)硬件設(shè)計進行軟件設(shè)計的同時，可進行硬件配備工作，如外圍電路，包括主電路的設(shè)計、強電設(shè)備的安裝布線、控制臺(柜)的設(shè)計和現(xiàn)場安裝等。可見采用PLC控制，系統(tǒng)的硬、軟件可分開同時進行。因此，比設(shè)計繼電器控制系統(tǒng)的工程周期要短。

5.聯(lián)機統(tǒng)調(diào)

在程序設(shè)計和控制臺(柜)及現(xiàn)場施工完成后，就可進行聯(lián)機統(tǒng)調(diào)。待全部調(diào)試結(jié)束，可將程序固化在EPR.OM中。然后，編制好技術(shù)文件，包括說明書、系統(tǒng)硬件圖以及應(yīng)用程序等文件資料，最后交付使用。

二、軟件設(shè)計

1. 軟件設(shè)計的主要內(nèi)容

PLC軟件設(shè)計的內(nèi)容主要包括存儲空間的分配、專用寄存器的確定、系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計、各功能塊子程序的編制、主程序的編制及調(diào)試、故障應(yīng)急措施及其他輔助程序的設(shè)計等，如有通信網(wǎng)絡(luò)，還需通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)程序的設(shè)計。

2. 程序圖設(shè)計的步驟

(1)對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要先繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明各動作間的順序關(guān)系和各動作發(fā)生的條件。對簡單的控制系統(tǒng)，也可以省去這一步。

(2)設(shè)計梯形圖，編制程序清單。根據(jù)流程圖，將整個控制系統(tǒng)分成若干個基本功能塊，然后逐個設(shè)計基本功能塊的梯形圖，最后，把各個梯形圖按順序組合起來。再根據(jù)梯形圖編制程序清單(語句表)。

(3)用編程器將程序鍵入到PLC的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否正確。

(4)對程序進行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。

(5)待控制臺(柜)及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調(diào)試，如不滿足要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。

(6)編制技術(shù)文件。

(7)交付使用。

(作者單位:陳光華，河南省開封技師學(xué)院;

趙金周，河南省新鄉(xiāng)技師學(xué)院)