PLC技術在機械開關量控制系統中的應用

鐘峰

（懷化職業技術學院，湖南 懷化 418000）

PLC技術在機械開關量控制系統中的應用

鐘峰

（懷化職業技術學院，湖南 懷化 418000）

由數字方式來完成操作的可編程邏輯控制器在工業控制系統中已顯示出其無與倫比的優勢,本文分析了PLC技術不僅可取代繼電器控制系統，還可進行復雜的生產過程控制和應用于工廠自動化網絡。其應用的高可靠性和簡潔性保障了機械開關量控制系統的實現。

可編程控制器；機械；控制系統；自動化

1 PLC及其概述

PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，它以微處理器為核心，具有控制功能強、可靠性高、使用靈活、易于擴展等特點。它不僅可以取代繼電器控制系統，還可以進行復雜的生產過程控制和應用于工廠自動化網絡。與其它工業控制裝置相比具有以下幾點優勢：

(1)控制方式靈活。在傳統工業控制裝置中繼電器的控制大多采用硬件接線方式，主要利用其機械觸點的串聯或并聯及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯。其連線方式多而復雜，且體積和功耗都較大。而PLC采用存儲邏輯方式，將控制邏輯以程序方式存儲在內存中。只需要改變其程序即可達到改變控制邏輯的目的。

(2)控制速度快。傳統繼電器控制邏輯主要依靠觸點的機械動作實現控制，其工作頻率低，開合動作一般要用幾十毫秒。PLC由程序指令控制半導體電路來實現對系統的控制，速度較快，且不會出現抖動等問題。

(3)延時控制準確。PLC采用半導體集成電路做定時器，時基脈沖由晶體振蕩器產生。與靠時間繼電器的滯后動作實現延時控制效果的繼電器控制系統比較，不易受環境溫度和濕度的影響，精度很高。

(4)實施周期短。用繼電器來實現對一項工程的控制，由于其設計、施工、調試等必須依次進行，所以周期往往較長，且修改困難。而若用PLC來實施，在完成系統設計后，施工與控制邏輯的設計可以同時進行，所以其周期較短，且修改方便。

(5)可靠性和可維護性強。由于繼電器控制系統采用了大量的機械觸點，連線也多。其觸點的開合也會受到電弧的損壞，還有機械磨損，因而壽命較短，可靠性和可維護性都差。PLC則采用了微電子技術，用大量無觸點的半導體電路來實現開合動作，其可靠性和維護性都較強。

2 PLC在控制系統中的設計原則

PLC控制系統的設計主要包括了系統設計、程序設計、施工設計和安裝調試等幾個方面。結合PLC控制系統自身的特點，在設計過程中主要遵循以下幾點原則：

(1)充分原則。充分發揮PLC的控制功能，最大限度地滿足被控對象的控制需求，這是設計PLC控制系統的首要前提。這就要求設計人員必須在設計前認真分析生產工藝，掌握控制對象的基本情況與需求，并收集整理國內外相關先進的技術資料，擬定控制方案。

(2)簡潔原則。在控制系統設計中工程的效益和成本都是該考慮的基礎問題。這也要求設計者不僅應該使控制系統簡單、實用，又要保障其維護方便、成本低廉，不能盲目追求其自動化的高指標和高成本。

(3)安全性原則。系統的安全性是任何一項工程設計的核心要求。在方案選擇、系統設計、元器件選擇、軟件編程中都要充分考慮最成熟、合理的技術，以確保控制系統在正常情況下有效運行的安全與可靠。同時還要考慮到斷電、按錯按鈕等突發意外情況。

(4)可擴展性原則。考慮到生產發展和工藝技術的不斷改進，因此在選用設計PLC方案時，不論在I/O點數和內存容量等問題上都要適當考慮留有余地。

3 PLC在機械開關量控制系統中的應用

由于PLC的高可靠性和應用簡潔性，使其能廣泛應用于各種生產機械和生產過程的自動控制中，特別是在I/O開關量控制系統中的應用，更顯示出了它的優越性。

(1)確定I/O開關量的點數。由于PLC的控制對象是工業生產設備或工業生產過程，它主要通過I/O接口來與生產過程實現聯系。所以，一定要首先根據工藝控制條件對I/O開關量的要求進行統計。在確定量的基礎上預留出至少15%-20%的余量。同時，為了保證在緊急情況下(包括PLC發生故障時)，能可靠地切斷PLC的負載電源，所以可以設置一個交流接觸器KM。

(2)確定PLC存儲器的容量。PLC的存儲器用于存儲用戶程序和數據，一般有內置式和外插式兩類，存儲器容量選擇按如下方式進行估算[2]：存儲器容量(指令字)=數字量I/O點數×10+模擬量I/O點數×25+特殊量I/O點數×100。

(3)程序的總體結構設計。機械式自動控制裝置大多具有單步、單周期、連續和回位等主要工作方式，一般用開關SA進行選擇。在程序的總體設計上，我們也可分為公用程序、自動程序、手動程序和回位程序等幾部分。其中自動程序可包括單步、單周期和連續工作的程序。效果如圖1所示。

圖1 程序總體結構圖

(4)各部分程序設計

A、公用程序。主要用于自動程序和手動程序相互切換的處理。當系統處于手動工作方式時必須將初始步以外的各步對應輔助繼電器復位，同時將表示連續工作狀態的繼電器復位，以避免出現可能同時有兩個活動步的異常情況出現。效果如圖2所示。

圖2 公用程序

B、手動程序。要根據設計需要將手動控制對應的按鈕一一規劃。為了保證系統的安全運行，有時還要設置一些必要的聯鎖。如機械上行、下行與左右移動之間的互鎖，上行、下行與左行、右行之間的限位等。

C、自動程序。使用通用指令的編程方式設計出的自動程序也可采用其它的編程方式進行編程，只要能滿足總體設計需求即可。系統工作在連續、單周期(非單步)工作時，某些按鈕的常閉觸點接通，使相關繼電器處于ON狀態，串聯在各部電路中的常開觸點接通，允許步與步之間的轉換。

D、回位程序。在回位程序工作方式下，按下回位啟動按鈕，回位控制繼電器狀態打開后，機械的其它控制位將停止工作或回到上限位，達到原點復位條件。此時在公用程序中的初始步被置位，為進入單周期、連續或單步工作方式做好準備。

(5)程序綜合與模擬調試

由于在分部分程序設計時已經考慮了各部分之間的相互關系，因此只要將公用程序、手動程序、自動程序和回位程序按照機械程序的總體結構綜合起來即可完成相應機械控制系統的PLC程序。模擬調試時各部分程序可先分別調試，然后再進行全部程序的調試，也可直接進行全部程序的調試工作。PLC在機械開關量控制中的參量可如下表所示。

表1 開關量控制參量

4 結束語

為充分實現可編程控制器在機械應用控制中的強大功能，還需對可編程控制器所控制的對象有全面的了解。雖說PLC技術在機械控制系統中得到廣泛應用，并且已發揮著不可替代的作用，但是目前仍然還存在著一些需要解決的問題，這也要求我們繼續不斷學習最先進的可編程控制技術，讓其在機械系統中的價值得到最大化的體現。

[1]徐德．可編程序控制器(可編程控制器)應用技術[M]．濟南：山東科學技術出版社．2005．

[2]張桂香，張志軍．PLC的選型與系統配置[J]．微計算機信息，2005，21．

[3]陳挺．PLC技術在變壓器冷卻系統改造中的應用[M]．碩士．中國石油大學，2010．

[4]鄭文波．網絡技術與控制系統的技術創新[J]．測控技術，2006，9．

[5]胡克強．基于PLC自動化電氣控制應用探討[J]．科技創新導報，2013，2．

TheApplication of PLC in Mechanical Switch Quantity Control System

Zhong Feng
(Vocational and Technical College of Huaihua,Huaihua 418000,Hunan)

Digital programmable logic controller shows its unique advantages in industry control.This paper analyzes that the PLC technology not only can replace the relay control system,but also can complete complex production process control and be applied to factory automation network.The application of high reliability and simplicity ensures the implementation of mechanical switch quantity control system.

programmable controller;mechanics;control system;automation

TP241

：A

：1008-66609(2015)04-0063-03

鐘峰，男，湖南沅陵人，講師，工程師。研究方向:應用電子，嵌入式技術，通信技術。