PLC控制的設計技巧研究

張文婷

摘 要：近年來，隨著科學技術的飛速發展，PLC技術得到了廣泛的應用，并帶動了傳統控制檢測技術的進步。在采用自動控制和實時檢測的單片機系統中，單片機作為系統的核心部件，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構采用軟硬件相結合的方式，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，指出了如何實現電器控制向PLC控制的轉化。

關鍵詞：PLC控制系統；設計方法；設計技巧

PLC是采用以微處理器為基礎的一種新型的工業控制裝置。由于PLC控制系統具有通用性好、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在工業領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，要設計出經濟實用的PLC控制系統是眾望所歸。文章從軟硬件兩方面，并在降低系統成本，提高系統可靠性和靈活性的基礎上對PLC控制系統的設計技巧進行的探討。

1 PLC控制系統的設計要求

PLC控制系統有兩種操作方式：自動操作和手動操作。自動操作有分為單步、連續、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；而連續操作是指：在原點出按下起動按鈕之后，機器將自動、連續不斷的執行程序設定的各個步驟的工作，做周期性循環運動，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。若在機器執行連續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控制系統的設計步驟

2.1 設計前的調查分析

在進行PLC控制系統的設計之前一定要進行需求分析階段，要對生產機械工業的性能、結構特點以及實際加工情況進行充分的了解，同時提出對PLC控制系統設計的具體要求。

2.2 確定控制系統的功能

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

2.3 硬件設計方面

控制系統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：合理的結構、統一的機型、功能要與控制要求相符合，并且注意I/O點數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，然后根據控制系統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、節省硬件成本，還可以減少程序的執行步驟，提高系統的響應速率，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 對系統進行調試

在PLC控制系統的設計和安全都完成后，并且確保接線無差錯，然后對系統進行調試。按照系統的運行順序對系統進行調試，發現系統有問題時，應先從軟件部分開始修改，必要時再對硬件進行相應的調制，直到最后滿足要求。

3 PLC控制系統的設計技巧

3.1 降低硬件系統的費用

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

減少輸入點個數方式：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控制系統的輸入點個數，另外在PLC外接電線時應注意，輸入電路的二極管要串聯，避免產生寄生電路；對于復雜的系統采用矩陣輸入的方法來減少輸入點數；對于只有單一功能的輸入開關或是連鎖關系較少的手動按鈕可直接設置在PLC的外部輸出電路上。

減少輸出點個數方式：可采取將狀態完全相同的負載并聯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，用外部的轉換開關來切換工作方式；可將信號燈與它相應的負載設置為同一個輸出點。

3.2 減少軟件開發的資源

好的程序既可以減少I/O點數還能夠減少執行步驟，提高執行效率，因此，程序設計是控制系統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的方式來實現更大的阻值要求。由于PLC控制系統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控制系統時，應該利用PLC的通電延時型定時器構造出斷電延時型定時器。當系統中存在由兩步組成的小循環時，可在循環中加一步延時就可解決循環體前后不通電的問題，延時的時間取小一點不會對系統的運行產生影響。

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