淺談PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

摘 要：相比于繼電器控制，PLC控制系統(tǒng)不僅可靠性強(qiáng)、體積小，還具有擾能力強(qiáng)、耗能低等特點(diǎn)，所以我國(guó)目前的工業(yè)生產(chǎn)中，多使用PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制。本文主要對(duì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，并詳細(xì)了闡述了PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，對(duì)PLC在我國(guó)工業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方法

在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。產(chǎn)生了很多種控制方面，例如控制設(shè)備的啟停、周圍環(huán)境等，而要實(shí)現(xiàn)這些控制，需要控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較強(qiáng)，能夠預(yù)防外界的大部分干擾。PLC控制系統(tǒng)無(wú)論是在控制能力還是在防干擾能力上都是比較強(qiáng)的。而且他的外形比較小、能耗比較低、維護(hù)起來(lái)也十分方便，十分適合在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。因此我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域PLC的應(yīng)用十分廣闊。

一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則

為了保證工業(yè)生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行、產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求，所以在使用PLC對(duì)工業(yè)流程進(jìn)行控制時(shí)，必須遵守以下幾點(diǎn)原則：

（一）保證PLC控制系統(tǒng)發(fā)揮出應(yīng)有的作用

PLC的功能十分強(qiáng)大，目前工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的大部分過(guò)程都可使用PLC進(jìn)行控制。所以在進(jìn)行PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，也要考慮到PLC能夠在控制過(guò)程中發(fā)揮什么樣的作用，盡可能將其性能全部發(fā)揮出來(lái)，這不僅僅是工業(yè)控制要求，也是在進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須要遵守的基本原則。

（二）確保PLC系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行

由于很多工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于工藝的延續(xù)性要求比較高，所以控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性就顯示十分重要。所以在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)[LC使用的時(shí)長(zhǎng)等因素進(jìn)行考慮，如果PLC控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性得不到保證，必然會(huì)對(duì)控制工作產(chǎn)生影響，從而影響工工廠工藝。

（三）PLC控制系統(tǒng)應(yīng)該具有操作方便、經(jīng)濟(jì)效益高、維護(hù)方便等基本特性

所以在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要對(duì)工廠的實(shí)際情況進(jìn)行了解，例如工廠的投產(chǎn)情況、效益情況等基本要素。同時(shí)為了方便使用，還需結(jié)合廠區(qū)的實(shí)際情況對(duì)后期的維護(hù)以及操作方面進(jìn)行考慮。

（四）PLC控制系統(tǒng)應(yīng)能滿足后期的發(fā)展

如今的科技在日新月異的發(fā)展，在科技的影響下，我們的控制系統(tǒng)也在不斷的進(jìn)步，所以在進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，也要考慮到后期的更新發(fā)展需求。在技術(shù)或者是原理上，必須是已經(jīng)被證實(shí)的、經(jīng)過(guò)具體實(shí)踐的系統(tǒng)，為了后期程序或者功能的擴(kuò)展，還需要對(duì)輸入、輸出或其他相關(guān)模塊預(yù)留一定的發(fā)展空間，當(dāng)后續(xù)需要功能的調(diào)整時(shí)，就可直接使用，不需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重新調(diào)整。

二、電氣控制線路

plc電氣控制線路主要包括三個(gè)部分：PLC控制器、輸入線路以及輸出線路。輸入線路指的是線路中的信號(hào)會(huì)傳輸至PLC，當(dāng)PLC接收到信號(hào)之后就可觸動(dòng)相關(guān)的程序，從而產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的輸出，一半輸入線路主要包括接觸器、電磁閥等設(shè)備。PLC接收到輸入信號(hào)之后，設(shè)置好的程序就會(huì)運(yùn)行，由此會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)，該信號(hào)作用噪輸出線路上就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的作用，從而完成整個(gè)控制過(guò)程。

三、程序設(shè)計(jì)

PLC程序主要是設(shè)計(jì)者根據(jù)自身對(duì)于工藝流程的理解編制的。一般PLC程序設(shè)計(jì)的方法有三種：編程語(yǔ)言、梯形圖和模塊圖，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)繼電器的分布情況，輸出應(yīng)與控制端口的繼電器編號(hào)一一對(duì)應(yīng)。為了更加直觀的第PLC編程進(jìn)行了解，以下將介紹一種比較常見(jiàn)的編程方法。

程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求設(shè)計(jì)者需對(duì)編程軟件、語(yǔ)言等熟料操作，除此之外，設(shè)計(jì)者還要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)有一定的了解，有一定的電氣知識(shí)積累，只有這樣，才能編寫出最符合控制現(xiàn)場(chǎng)的程序。設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者首先要根據(jù)自身的理論知識(shí)將控制規(guī)范分解成典型的控制電路，然后再結(jié)合PLC的控制方式將控制電路進(jìn)行分解，并以PLC語(yǔ)言的方式在軟件中描述。編程最簡(jiǎn)單的方式是順序功能圖設(shè)計(jì)法，這種方式對(duì)控制流程的描述比較清晰，而且在后期需要對(duì)程序進(jìn)行修改的時(shí)候也是比較方便的。使用順序功能圖設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)時(shí)，主要包括兩個(gè)部分，一部分是控制程序、另一部分則是控制對(duì)象，即輸出程序。根據(jù)控制規(guī)范，可將控制步驟進(jìn)行劃分，劃分的每一階段即為PLC控制中的“步”。而電路中在象征“步”的多為狀態(tài)繼電器或輔助繼電器，無(wú)論需要設(shè)計(jì)的程序有所復(fù)雜，只要掌握基本的設(shè)計(jì)原理，都能完成程序的設(shè)計(jì)。

（一）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了與系統(tǒng)的控制要求保持一致，設(shè)計(jì)人員一般會(huì)將典型電路設(shè)計(jì)成正反轉(zhuǎn)控制電路。通過(guò)對(duì)電路的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拼湊和修正，最終達(dá)到自己的設(shè)計(jì)需求。程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)要求比較高，而每個(gè)設(shè)計(jì)人員的思路都存在區(qū)別，雖然設(shè)計(jì)的程序達(dá)成的效果是相同的，但是電路和程序的差別有可能是很大的。

（二）順序功能圖（SFC）設(shè)計(jì)法

功能圖設(shè)計(jì)法有許多優(yōu)點(diǎn)，最為明顯的編程的效率比較高，而且方便使用者觀看，在后期維護(hù)時(shí)也是很方便的。在使用這種方法設(shè)計(jì)時(shí)，首先要根據(jù)對(duì)工藝流程有一定的了解，然后在此基礎(chǔ)上將順序功能圖繪制出來(lái)，然后根據(jù)plc的基本特性對(duì)功能圖進(jìn)行修改，將其輸入編程軟件即可完成控制

四、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

程序編寫完成之后，將控制電路接入PLC的輸入和輸出端。就可以在使用軟件并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際控制情況進(jìn)行程序的調(diào)試。為了使調(diào)試結(jié)果更加明顯，可使用分級(jí)、分段的調(diào)試方式，將每段程序調(diào)節(jié)完成之后對(duì)整個(gè)控制過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，如能滿足設(shè)計(jì)需求，說(shuō)明程序的設(shè)計(jì)時(shí)合理的。測(cè)試過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的控制情況不能滿足需求，即可對(duì)程序調(diào)整、修改，再進(jìn)行調(diào)試，直到調(diào)試結(jié)果滿足需求。

五、編寫技術(shù)文件

完成調(diào)試之后，說(shuō)明所設(shè)計(jì)大的系統(tǒng)滿足客戶需求。最后要做的就是根據(jù)調(diào)試的結(jié)果整理出一份針對(duì)本系統(tǒng)的技術(shù)文件。文件中除了系統(tǒng)的使用方法，還要將系統(tǒng)的維護(hù)、維修等內(nèi)容描述清楚，將其以隨機(jī)文件的方式交給客戶。隨機(jī)文件內(nèi)容主要包括：程序控制圖、外部接線圖、系統(tǒng)使用說(shuō)明、元件表等。

綜上所述，PLC控制系統(tǒng)是一個(gè)控制能力比較強(qiáng)的系統(tǒng)，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要反復(fù)的時(shí)間。本文主要是對(duì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了闡述，希望能為PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者提供一定的引導(dǎo)作用。

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作者簡(jiǎn)介：歐佐元（1995-）， 男，漢族，海南瓊海人，本科，當(dāng)前職務(wù)：學(xué)生，當(dāng)前職稱：大學(xué)生，研究方向：自動(dòng)化。