基于PLC控制系統設計的研究

沙童飛

【摘 要】伴隨著我國科技水平的快速發展，現代工業對控制系統的需求大大提高，由于PLC具有可靠性高、功能性強、通用性好、抗干擾性強、體積小、性價比高等特點，已經逐漸取代傳統繼電器控制系統，因此普遍應用于現代工業生產中。本文對PLC控制系統設計方法進行研究分析，為現代工業PLC控制系統的設計提供了一定的參考價值。

【關鍵詞】PLC；控制系統；設計

0 前言

可編程邏輯控制器簡稱PLC，它是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的[1]。由于PLC能可靠穩定的完成極其復雜的控制任務，大大提高工廠企業的生產效率，減少生產成本，因此對PLC控制系統的設計成為熱點研究問題。

1 PLC控制系統的設計

PLC無論應用于何種自動控制系統中，其控制系統設計的一般步驟如下[2]。

1.1 分析控制要求

實現被控對象的工藝要求來提高質量和效率是電氣控制的根本目的。因此進行設計PLC控制系統時就務必掌握控制對象的控制要求。需要考慮清楚工藝過程的展開以及目標實現的過程，輸入邏輯與輸出邏輯之間的對應關系，是否需要存儲數據以及有無模擬量和數字量的控制要求等問題。

1.2 確定用戶I/O設備

用戶設備I/O口的確定是PLC控制系統的關鍵所在，要根據控制要求確定用戶輸入設備如操作開關、限位開關、按鈕、傳感器等和輸出設備以及輸出設備驅動的控制對象如電動機等，由此來算出I/O總點數，但是要考慮一定的備用量方便以后進行擴充和調整。最終確定PLC的I/O點數。

1.3 PLC的選型

PLC的機型是PLC控制系統的核心部件，在進行PLC機型的選擇時，應當注意以下幾點原則：

1）完整性原則，完整性強調全面考慮，我們可以從以下幾方面考慮：①CPU的性能，主要是工作速度及控制規模；②電源的配置需滿足PLC自身所用電源規格以及一些特殊模塊所要的特殊電源；③內存的容量；④機架和連接單元。⑤I/O模塊、特殊模塊的配置。

2）可靠性原則，可靠性要求我們注意以下三個方面，①PLC自身產品的質量；②重要場合的可靠性要求；③冗余配置。

3）發展性原則，因PLC技術飛速發展，導致PLC技術壽命短，很多情況下PLC因為技術落后而不得不遭到淘汰，由此就必須重視發展性原則，①盡量使用新型號的PLC，②做好系統配置，留有發展余地。

4）經濟性原則，PLC系統選型配置的好壞，最終還是需要由其生產帶來的效益來作為評價的，所以我們需注意①系統設計中使用PLC是否合算；②能否用其他類型的配代替且更合算。

5）傳承性原則，傳承性需要考慮PLC的歷史情況，在需要進行新的系統配置是，盡可能選用已使用過的廠家或已使用過的機型。這樣PLC的部分資源可以共用，節省了設備的投資，方便了以后的維護和保養。

1.4 控制系統設計

控制系統的設計主要包括兩個方面，即軟件設計和硬件設計。要發揮好PLC的作用，要確保這兩者之間的關系相互配合達到相輔相成[3]。

軟件設計是使用PLC要進行的重要工作，PLC要實現控制，就必須需要程序，沒有程序，PLC就無法實現所需的控制。PLC的程序設計步驟一般如下所示：1）對于任何控制系統，首先需繪制整個控制系統的流程圖，理清楚各個動作的關系。2）梯形圖的設計，梯形圖的設計是PLC控制系統中最關鍵最難的一步，要設計好梯形圖，要求我們必須熟練掌握控制要求，最好有一定的實踐經驗，PLC梯形圖的設計一定要做到正確、可靠、簡潔、易修改。3）將梯形圖程序轉化為相應的指令表。4）用編輯器將寫好的程序燒錄入PLC中，并檢查程序的正確性，若程序不正確，需進行修改直到滿足控制要求為止。

硬件設計是確保PLC安全可靠運行的關鍵部分，其內容主要包括電路的連接、抗干擾設計等。其中抗干擾設計是最核心的一部分，在PLC控制系統中常采取以下3種方法進行抗干擾設計。1）隔離，由于PLC控制系統中的分布電容會產生高頻干擾，為了抵抗這種干擾最直接的方法就是隔離，可采用1：1的超隔離變壓器隔離干擾。2）布線，將弱電信號線和強電動力線進行分開走線，從源頭上將干擾分散開來達到抗干擾的目的。3）屏蔽，由于金屬柜能對靜電和磁場有屏蔽作用，因此為了阻斷干擾的傳播，可采取將PLC控制系統置于金屬控制柜中來提高系統的抗干擾能力。

2 PLC控制系統的的調試

完成了PLC控制系統的設計之后，最重要的一步就是調試。其主要分為兩個階段：1）模擬調試，這種調試方法沒有實際負載，只有一些信號燈，接觸線圈等來模擬實際系統，在模擬調試中，可使用編程器的監控功能并且分級分段調試。此方法優點是簡單可行，但缺點是時效性不夠強。2）聯機調試，此方法是使用一些硬件設備，模擬產生現場信號，并將這些信號以接線的方式連接到PLC輸入端，其時效性強。

在調試過程中若存在問題則需要進行修改直至滿足控制要求后，則可編寫技術文件并交付使用。

3 總結

隨著時代的發展和前行，推動著PLC控制技術進步，伴隨著工業自動化的需求大大提高，可以想象PLC控制技術必將在現代工業自動化生產中發揮著的巨大的作用，在此基礎上，加強對PLC控制系統的研究，必會為我國工業發展帶來長久利益。

【參考文獻】

[1]鄒金慧.可編程控制器及其系統[M].重慶：重慶大學出版社，2013：1-2.

[2]熊幸明.電氣控制與PLC[M].北京：機械工業出版，2011：286-291.

[3]張穎.淺議PLC控制系統在電氣設備中的設計與應用[J].科技資訊，2013，11.

[責任編輯：田吉捷]