PLC控制系統設計方法解析

摘 要：PLC 控制系統在工業生產中的應用對我國工業生產的自動化與智能化的發展起到了良好的促進作用，對PLC 控制系統的設計應積極總結先進的設計經驗，在實際生產中，通過將PLC 控制系統功能的最大化實現來提高企業的經濟效益。本文對PLC控制系統設計方法進行了探討。

關鍵詞：PLC控制系統；設計；原則；方法

一、PLC控制系統設計的基本原則

（一）使PLC控制系統的功能發揮到最大，從而滿足被控制對象的需求

在設計PLC控制系統的過程中，要最大努力地發揮PLC控制系統具有的性能，而滿足在生產工藝上被控制對象的需求，這不僅是PLC控制系統設計的前提要求，還是PLC控制系統中必須遵守的一個原則。

（二）確保PLC控制系統運行的安全性、穩定性和可靠性

在設計PLC控制系統的過程中，要認真考慮到PLC控制系統使用時長，并且能維持長期安全、穩定、可靠的運行工作，這是在設計PLC控制系統時必須遵循的最主要原則。

（三） PLC控制系統具備經濟性高、操作簡單、維修方便的特點

在設計一個新的控制系統過程中，首先考慮工業生產投入和支出的經濟效益和在工廠生產時自身的工作效率，但這些條件沒有使PLC控制系統構成復雜系統，在設計PLC控制系統時既要遵守上述這些原則，而且還必須考慮PLC控制系統通過實際運用后產生的操作問題和維修問題。

（四） PLC控制系統要滿足后續發展的要求

隨著科學技術的不斷發展，使我國控制系統得到大力的推廣使用，而且更新速度也在提升。在設計PLC控制系統時，必須經常考慮PLC控制系統在經過實踐運用后，它的可持續發展性和完善性等重要問題。

二、PLC控制系統的設計方法

（一） PLC 的選型

1.由于新型號的 PLC 未經長時間的實踐和應用，容易在使用中暴露出設計缺陷，所以在PLC 的選用上應盡量避免選用新出品的型號。

2.相同的編程器、 通信接口、編程軟件和通信協議對設計者和使用者都是極大地方便之處，因此PLC 的選型要盡量系統化、 通用化。

3.新設計的系統可能會存在許多缺陷，新增某些功能都需要額外的輸入輸出點，因此在PLC 的選型要注意輸入輸出點數留有一定的余量， 接線端子也需要留出一定的余量。

（二）對 PLC 控制系統進行設計時的步驟

1.根據控制要求確定軟件硬件分工

①控制的基本方式。控制的基本方式包括行程控制，時間控制、速度控制、電流/電壓控制（信號來自各種傳感器）等。

②需要完成的動作。需要完成的動作包括動作及其順序、動作條件。

③操作方式。包括手動（手動點動，回原點），自動（單步運行、單周期運行、自動運行）以及必要的保護與報警、聯鎖與互鎖、現場顯示、故障診斷等

④確定軟件與硬件分工。控制系統的某些功能可以用硬件實現，也可以用軟件實現，可以按照技術方案、經濟性、可靠性等指標，選用硬件實現，或者選用軟件實現，或者同時選用。

2.確定用戶的1/O設備

①根據控制要求，確定輸入設備。輸入設備包括撥碼開關、編碼器、傳感器和主令開關（含按鈕、轉換開關、行程開關、限位開關等）。

②根據控制要求，確定輸出設備。輸出設備包括接觸器、繼電器、電磁閥、信號燈、LED等，以及步進電動機、伺服電動機、變頻電動機控制器等，并了解與輸出設備相連的電動機控制要求。

③根據用戶的1/O的設備數量，確定PLC的I/O點數。

3.硬件設計

①選擇PLC的型號。正確選擇PLC的型號對于保證控制系統的技術性、經濟性、可靠性、可擴展性至關重要。據此，可以選擇合適的PLC系列，并在該系列中選擇合適的型號。選擇并確定PLC的容量，開關量輸入的點數，開關量輸出的點數、輸出方式及其輸出功率；模擬量輸入的點數，模擬量輸出的點數；選擇并確定電源模塊，特殊功能模塊的種類及數量。

②建立PLC的I/O地址分配表。分配PLC的I/O點，建立I/O地址分配表。

③繪制I/O設備與PLC的連線圖。繪制出PLC的1/O端子與I/O設備的連線圖。考慮必要的安全保護措施，如互鎖和聯鎖保護、過電壓保護、過電流保護、短路保護等。

④電氣系統的設計。電氣系統的設計主要是指設計電氣控制柜的電氣布置圖，電氣安裝圖，操作面板布置圖，接線端于圖等的設計，有時還需要設計控制臺。此外，還要進行配線設計，要求標注對應的PLC模塊編號、模塊端子編號、PLC輸入/輸出點的地址、輸入/輸出設備的接線表，接線板的接線表，穿管電線表。線號排列要清楚，便于查找及現場配線施工。

三、PLC 軟件系統設計的方法概述

編制PLC 控制程序的典型方法包括圖解法和計算機輔助設計編程。圖解法一般通過作圖來進行PLC 程序設計，主要包括梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進順控法。梯形圖法是相對較為方便一種編程方法；邏輯流程圖法可以使整個程序脈絡清楚，對于故障查找以及程序調整和維修都十分有利；時序流程圖法則適合于以時間為基準的控制系統的編程；相比之下步進順控法可以使控制程序編寫更為方便。計算機輔助設計編程通過PLC 編程軟件在計算機上進行程序設計，編程軟件的使用使計算機上進行程序的存取加密以及E X E運行文件的形成變得十分方便。

四、調試

（一）離線模擬調試

在編程軟件的編程環境下可以對程序的運行進行監控、調試。可以用按鈕或開關的輸入模擬開關量的輸入進行反復調試，直到滿足控制要求。有條件的情況下，可以使用離線模擬軟件進行離線調試。

（二）現場聯機調試

在配線施工完成以后，就可以結合現場設備進行現場聯機調試。可以運用單步，監控，跟蹤等方式調試。

總之，隨著計算機技術的發展， PLC 的功能也越來越強， 使用越來越方便。但是， 整機的可靠性高只是保證系統可靠工作的前提，還必須在設計和安裝過程中采取相應的措施， 才能保證整個系統可靠工作。

參考文獻：

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