淺談工業PLC控制系統設計概述

【摘 要】本文主要介紹了關于工業PLC控制系統設計的過程要點，其主要針對PLC控制系統設計初學者。

【關鍵詞】PLC；總體設計；調試

一、明確設計控制系統的功能要求

所謂功能要求，就是指在系統設計前提出的所要實現的具體目的。而控制系統的功能要求則是指所要完成的目的控制動作，即實現設備的各項設計功能。控制系統的功能要求是設計者對整個控制系統設計的指引路線，也是對一個系統檢驗的標尺。對于一個系統，首先應弄清其整個機構特征，其主要包括的結構部分以及各個結構的運動、動力特性，同時綜合考慮實現其工業自動化控制的可能性及可行性，并根據其可能性與可行性對原有設計機構進行優化。在此基礎之上，將各個功能要求分別列出，細化各個功能要求到每一個控制參數下。

二、結合控制系統的功能要求深化對理論設計知識的夯實 根據整體的功能要求，尤其是對于復雜系統而言，常會由于工作環境和工作條件的不同，而會遇到一系列實際問題。此時就應需要加深對系統知識的夯實。其具體包括以下幾個方面：熟悉和加深對于PLC的內部結構的了解。其主要包括CPU類型與端口結構、存儲器結構等硬件的了解。掌握PLC的的存儲空間的地址分配原則，了解其擴展能力。掌握PLC內部各組件的邏輯關系和數據流的傳遞關系。

三、根據工藝過程將功能要求序列化

所謂功能要求序列化就是將所有的功能要求按照一定的邏輯順序繪制成工作過程示意圖、功能框圖以及相應的電氣柜結構。

四、PLC總體設計

根據筆者實踐經驗以及相關理論知識查閱，PLC總體設計主要包括結構的總體設計、硬件系統配置和總體流程設計。（1）結構總體設計。這部分包括結構和原理的設計。其主要是根據目的運動再結合相應的機械原理以及空間、效率、各個運動和動力參數的要求對整個機構的結構和原理按照相應的機械標準進行制作前的精確設計。（2）硬件系統配置。對于一個PLC控制系統，進行詳細的系統硬件選擇是十分必要的，它對于以后的總體流程設計起著至關重要的作用，其具體包括以下幾個方面：一是PLC選型。對于PLC的型號市面上非常多，存在西門子、三菱等廠商的多個系列型號。對于一般而言，我們常常以輸入輸出的點數以及需要的程序容量來對PLC的CPU芯片進行選擇。二是資源配置。此部分主要是進行輸入、輸出資源配置，即輸入、輸出地址配置。同時還應注意各類開關和傳感器等附件的邏輯化配置。（3）總體流程設計。根據系統要實現的工藝過程所細化的系統控制要求，同時按照系統流程圖標準將整個邏輯過程繪制出控制系統流程圖。當涉及到復雜的系統時，應該將整個控制系統劃分為若干個模塊，即在OB1主程序模塊下通過定義若干個子模塊FB以及停止、復位FC模塊構建程序的方法。

五、局部設計及優化

對于一個復雜的工業自動化系統而言，尤其是要實現某些精密而復雜的的運動。必須對其關鍵的部分的運動及動力結構進行局部設計，已達到特殊的運動、力學等性能。尤其是對于那些在極端工作環境和條件下運行的設備。在設計時，由于檢驗不足或者是各種失誤都有可能造成硬件方面或軟件方面問題。（1）硬件方面。根據前邊介紹可知，其一般會出現在由于結構設計不合理而造成的加工、裝配、壽命方面的問題；或是由于PLC硬件方面選型、接線錯誤或布置不合理而導致設計結果現象與預期不符。因此，在結構方面有一個扎實的基礎知識和良好的素養是必不可少的；而在PLC硬件方面，應該有足夠抗干擾能力與較好的健壯性設計。（2）軟件方面。完成編程后應該先進行仿真測試，使各個點位的狀態滿足預期要求，同時結合硬件的因素考慮其不合格原因，并最終以實現目標要求調試、設計、優化的終點。

六、系統的安裝、調試和維護

首先應該將系統選擇在相對正常（低干擾、低濕度、低電壓）的環境中，以便能夠其能夠長久穩定運行。在此基礎上可通過遠程調試、串口通行調試等方法，邊調試，邊優化直到達到設計要求。最后，對于工業PLC控制系統須有必要的維護，使其出現問題的周期長、維護時間短，以此提升其生產效率。

隨著PLC技術不斷發展，其對于當代工業自動化的發展產生著越來越重要的影響。對于未來，其還會不斷向著高速度、高性能、大容量方向發展，鑒于其目前在社會生產中的地位，筆者記錄下個人設計理念，希望能有助于后來者。

參 考 文 獻

[1]劉艷梅，任雙燕等．S7-300可編程控制器（PLC）教程[M]．人民郵電出版社，2008

[2]海心，馬銀忠，劉樹青．西門子PLC開發入門與典型實例[M]．人民郵電出版社，2010

[3]曹永彥，楊坤怡等．MPS個性化實驗在創新人才培養中的應用[J]．1002-4956(2008)08-0092-03