基于機床電氣控制的PLC自動化系統設計

蔡清水

摘 要：伴隨著制造自動化水準的持續提升，憑借機床電氣操縱的自動化體系越來越受到人們的關注，可編程邏輯控制器是現在最有前進空間的商品。文章先講述了可編程邏輯控制器的根本準則以及程序，之后對PLC的程序語言、編程方式以及軟件策劃開展了深刻的解析以及講述。

關鍵詞：電氣控制；PLC；自動化系統；編程

1 PLC定義、構成及功能

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入和輸出控制各種類型的機械或制作程序。

從構造上來講，PLC能夠劃分為兩種形式：固定以及組合形式，這里，固定形式的PLC關鍵是由CPU、I/O模塊、電源、內存塊和顯示面板組成的，由這些組成不能拆卸的整體。組合形式的PLC關鍵是由CPU、I/O模塊、內存塊、機器架、電源等根據一定的標準構成。PLC中最關鍵的是CPU，擔任著控制中樞的職責，任何一套的PLC必須要有一個自己的CPU，CPU的用途關鍵是根據PLC程序中所給序的性能對客戶程序以及有關數據開展收取以及存儲，同時經過掃描的形式對現場輸入設備接收到的形式以及資料開展收集，在存儲設備中存儲。CPU是由儲存設備、操縱形式總線、運算設備等結構組成，CPU和內存容量是PLC的非常關鍵的參數，對PLC的作業效率、I/O模塊的數量和程序的大小都有著關鍵的決定性功能，對操縱規模存在著約束的作用。

PLC擁有的性能：一，限時操縱，PLC能夠供應多個定時設備，并且對定時下達指令，同時能夠非常快速的開展運用抑或變動。二，條件操縱，PLC對不等邏輯計算的指令展開了操縱，同時對機電設備是并聯、串聯還是一起存在的鏈接展開處置。三，步進操縱，PLC的步進操縱關鍵表現在下一步驟的開始，在上一步驟完成之后開始，同時對移位儲存設備開展了設置。四，通信與聯網，現在一些PLC已擁有通信措施，能夠完成遠程操縱I/O，也能夠將PLC組成了一個分散式的操縱，方便開展整體管制以及分散操縱。五，模數和數模之間性能的轉變，這一性能并不是PLC都有，這項性能主要是操縱同時調節模擬量。

2 PLC控制系統設計原則及步驟

2.1 PLC控制系統設計原則

電氣操縱體系的關鍵宗旨是保證被操縱目標技術需求能夠獲得滿足，推動制造速度以及商品品質能夠有更大的提高。在可編程邏輯控制器操縱體系的策劃程序中，大多要按照下面的幾項標準：第一，完整性標準，就是保證工業制造程序和機器設施操縱需求能夠獲得滿足。第二，經濟性標準，要求策劃出的體系不僅簡便還實用。第三，可靠性標準，就是所策劃出的可編程邏輯控制器體系工作安穩安全。第四，發展性標準，就是對制造技術的前進要進行整體性的思考，尤其在通信功能和I/O接口等部分提前保留能夠前進的空間。

以可編程邏輯控制器所承受的操縱使命為關鍵根據，深入解析被操縱目標的制造技術和特征。在操縱規模部分，要憑借體系中I/O設施的數量對操縱體系的操縱規模開展權衡，可編程邏輯控制器操縱體系在操縱規模較大，尤其是使用開關進行操縱的設施量多的狀況；在可靠性部分，可編程邏輯控制器主要適合在I/O數量低于二十的狀況；在技術繁瑣程序部分，可編程邏輯控制器在技術繁瑣系數較高的狀況下表現的最明顯；在對資料處置的效率部分，可編程邏輯控制器主要適合在數據處置速度有限，并且關鍵是工業程序操作的地方。

2.2 PLC控制系統設計步驟

PLC控制系統設計主要涉及到硬件及軟件兩個方面，硬件設計主要針對的是PLC外部設備，軟件設計主要針對的是PLC應用程序。PLC控制系統設計步驟主要有以下四步。

（1）了解并熟悉被控對象。進行控制系統設計工作的前提是對被控系統有充分的認識和了解。設計人員需要到現場進行實地調研，收集相關資料，同時與操作人員進行充分的交流和溝通，全面了解被控對象的功能、動作時序、條件、電氣系統和機械及液壓之間的關系、PLC相互間是否聯網、系統工作方式以及人機界面等相關內容。

（2）選擇硬件。關于I/O設備，主要涉及到按鈕、轉換開關、位置開關以及相應的傳感器等輸入設備，電磁閥、繼電器、接觸器、信號指示燈以及相應的執行器等輸出設備；可編程邏輯控制器，主要包括110模塊、可編程邏輯控制器的型號、容量以及電源等；I/O端口分配，在分配I/O通道的時候，需要提供含有I/O編號、名稱、設備代碼以及功能等相關信息在內的I/O通道分配表；PLC外圍硬件線路圖的繪制；分配定時器、計數器以及相關的內部輔助繼電器地址。

（3）操縱程序的編制。要根據操縱體系詳細需求為關鍵，選取適宜的操縱方式對PLC的程序軟件開展策劃。在編制程序軟件時一定要以保證操縱要求能夠全部實現，對有關操縱性能和全部工作程序一一的進行編制，對體系確定的性能開展健全，普遍情況下，程序的編寫差不多關系到初始化軟件、檢查、事故判斷以及顯示軟件、保護劑連鎖軟件等。

（4）程序的調節，關鍵包含模擬和現場調節兩個部分，這里面，針對模擬調節來講，以現場信號形成模式為根據，能夠劃分為硬件和軟件模擬法兩類。

3 PLC控制系統軟件設計方案

PLC控制系統編程軟件。在確定PLC編程語言的時候主要要考慮編寫及調試的便利性，PLC編程語言主要是面向客戶，在實踐中比較常見的PLC編程語言主要有梯形圖編程語言和指令語句表編程語言兩種。其中，梯形圖編程語言的應用范圍最為廣泛，基礎是原繼電器一接觸器控制系統的繼電器梯形圖，需要提醒的是，圖中的連線代表相互間的邏輯關系。梯形圖編程格式為：編寫順序為由上到下，各行由左到右，PLC程序執行順序與梯形圖編寫順序之間沒有差別；梯形圖左垂直線為起始母線，有垂直線為終止母線，各個邏輯行需始于起始母線，終于繼電器線圈或終止母線；線圈和起始母線之間必須有觸點，但和終止母線間不得有觸點。另外一種比較常見的PLC編程語言就是指令語句表編程語言，和計算機匯編語言近似，助記符語言XCPLC指令的表達也是借助便于記憶的文字符號實現的。同一廠家推出的PLC產品，助記符語言和梯形圖語言之間是能夠進行轉換的。助記符語言和梯形圖語言的適用范圍有一定區別，一般情況下，主要是在手持編程器中使用助記符語言，而計算機編程過程中主要使用梯形圖語言。

4 結束語

總之，伴隨著制造自動化水準的持續提升，憑借機床電氣操縱的自動化體系越來越受到人們的關注，PLC主要擁有下面所列的優勢：安穩穩定、能夠抵御強阻礙，程序編寫簡便，性能出色，能源使用量少，在現階段工業自動化操縱中被越來越多的地方使用，可編程邏輯控制器具有積極的前進空間。

參考文獻

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