PLC系統的設計與調試分析

趙建偉

(陜西國防工業職業技術學院機電系，陜西 西安 710000)

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PLC系統的設計與調試分析

趙建偉

(陜西國防工業職業技術學院機電系，陜西 西安 710000)

摘要：本文介紹了PLC的概念及應用，PLC系統的設計及調試方法，PLC的應用技巧及使用方法。

關鍵詞：PLC;系統;設計;調試

1PLC的基本知識

可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。

PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：電源、中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入輸出接口電路。

1.1PLC的特點

PLC是在傳統的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業控制裝置，目的是用來取代繼電器、執行邏輯、記時、計數等順序控制功能，建立柔性的程控系統。國際電工委員會(IEC)頒布了對PLC的規定：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。

1.2PLC的應用

S7-200系列在集散自動化系統中充分發揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環境保護設備等等。如：沖壓機床、磨床、印刷機械、橡膠化工機械、中央空調、電梯控制、運動系統。

目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業。

2PLC系統設計及開發步驟

2.1分析被控對象并提出控制要求

詳細分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統要求，確定控制方案，然后擬定設計任務書。

2.2確定輸入/輸出設備

根據系統的控制要求，確定系統所需要的全部輸入設備(如：按鈕、位置開關、轉換開關及各種傳感器等)和輸出設備(如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執行器等)，從而確定與PLC有關的輸入/輸出設備，以確定PLC的I/O點數。

2.3分配I/O點并設計PLC外圍硬件線路

2.3.1 分配I/O點

畫出PLC的I/O點數與輸入/輸出設備的連接圖或對應關系表，該部分也可在第2步中進行。

2.3.2設計PLC外圍硬件線路

畫出系統其它其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進入PLC的控制電路等。

由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統的電氣原理圖。到此為止系統的硬件電氣線路已經確定。

2.3.3程序設計

根據系統的控制要求，采用合適的設計方法來設計PLC程序。程序要以滿足系統控制要求為上線，逐一編寫實現各控制功能或各任務的程序，逐步完善系統指定的功能。除此之外，程序通常還應包括以下內容：

(1)初始化程序。在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動作必要的準備，避免系統發生錯誤動作。初始化程序的主要內容有：對某些數據區所需數據進行恢復，對某些繼電器進行置位或復位，對某些初始狀態進行顯示等等。

(2)檢測、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對獨立，一般在程序設計基本完成時再添加。

(3)保護和連鎖程序。保護和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認真加以考慮。可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。

2.3.4程序模擬調試

程序模擬調試的基本思想是，以方便的形式模擬產生現場實際狀態，為程序的運行創造必要上網環境條件。根據產生現場信號的方式不同，模擬調試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。

(1)硬件模擬法是使用一些硬件設備(如用另一臺PLC或一些輸入器件等)模擬產生現場的信號，并將這些信號以硬接線的方式連到PLC系統的輸入端，其時效性較強。

(2)軟件模擬法是在PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現場信號，其簡單易行，但時效性不易保證，模擬調試過程中，可采用分段調試的方法，并利用編程器的監控功能。

2.3.5硬件實施

硬件實施方面主要是進行控制柜等硬件的設施及現場施工，主要內容有：

(1)設計控制柜和操作臺等部分的電器布置圖及安裝接線圖。

(2)設計系統各部分之間的電氣互連圖。

由于程序設計與硬件實施可同時進行，因此PLC控制系統的設計周期可大大縮短。

2.3.6聯機調試

聯機調試是將通過模擬調試的程序進一步進行在線統調。聯機調試過程應循序漸進，從PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調試。如不符合要求，則對硬件和程序做調整。

全部調試完畢后，交付試運行。經過一段時間運行，如果工作正常、程序不需要修改。

中圖分類號:TM505

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)08-0016-01

作者簡介：趙建偉，男，高級工程師，四川威遠人，主要從事為機電一體化技術方面的教學與研究工作。