可编程控制器PLC控制系统设计探讨

钟华俊

摘要：PLC作为一种的工业控制计算机，正在成为该领域的主流控制设备。本文主要介绍了PLC系统的一般设计原则、PLC系统设计的基本内容，以及主流PLC机型选择，并分析了PLC控制系统设计中所需要注意的问题。

关键词：PLC控制系统；系统设计；PLC选择

Abstract: as a kind of PLC of the industrial control computer, is becoming the mainstream in the field of control equipment. This paper mainly introduces the general design principle of PLC system and PLC system design of basic content, as well as the mainstream PLC choice model, and analyzes the design of PLC control system and the problems to be pay attention to.

Keywords: PLC control system; System design; PLC choice

中图分类号：N945.23 文献标识码：A 文章编号：

可编程控制器(Pmgrammable logical controller，PLC)控制技术已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具，加速了机电一体化的进程。

1PLC控制系统一般设计原则

为了满足被控对象的工艺要求，从而提高生产效率和产品质量，PLC控制系统设计时应遵循以下基本原则： 、

1)最大可能地满足被控制对象的控制要求。设计PLC控制系统的首要前提就是要充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求。

2)保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行。在系统设计、元器件选择、软件编程等方面全面考虑，力求控制系统安全可靠。

3)要满足设计的控制系统既简单、经济又方便使用和维修。

4)适应发展的需要。在满足上述原则的基础上应该充分考虑到以后生产的发展及工艺改进的需要，在选择PLC、输入／输出模块、L／O点数和内存容量时应适当留有裕量。

2 PLC控制系统设计的基本内容•

PLC控制系统设计涉及的内容很多，但首先应具有以下基本内容：

1)根据设计原则确定控制系统的设计技术条件。

2)正确选择用户的输入设备(按钮、操作开关、限位开关和传感器等)和输出设备(包括继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。

3)正确选择PLC。PLC控制系统的核心部件就是CPU，它对于整个控制系统的技术经济性能指标的保证起着至关重要的作用。它的选择也决定了跟随的其他模块的选择。

4)编制好I／0分配表和接线图，即合理的分配ⅣO点，设计好PLC的I／O端口接线图。在分配L／O点编号时，尽可能将同一类的信号集中配置，地址号按顺序连续编排。

5)软件设计时按要求编写软件设计说明书，选择合适的编程语言(常用梯形图)进行程序设计，编程时，首先要合理划分模块；其次是合理利用指令，严格注意信息名称的定义。

6)硬件设计和软件设计可分开同时进行，硬件配备工作，如外围电路，包括主電路的设计、强电设备的安装布线、控制台(柜)的设计和现场安装等。

7)做好单机调试计划与联动调试计划，只有单机调试完成无错的条件下才能进行联动调试的工作。

8)认真编写设计说明书和使用说明书。

3 PLC机型选择

PLC机型选择的基本原则是：在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比最优的机型。具体应注意以下几个方面：

1)选用规模适当的PLC输入、输出点数是衡量PLC规模大小的重要指标。因此，在选用PLC时，首先要确保有足够的I／O点数，并留10％一15％的备用量。

2)PLC的容量要满足用户要求。对PLC用户程序存储容量的估算，可用下面推荐的经验公式：存储器总字数=(开关量I／O点数×10)+(模拟量点数×150)。按经验公式所算得的存储器总字数要再考虑25％的余量。

3)功能相当，结构合理。若被控制对象是开关量和模拟量并存，要求PLC完成A／D、D／A转换，算术运算和其他一些特殊处理，则要选择有相应功能的PLC此外，还要考虑PLC结构。整体式结构简单、体积小，每一个I／O点的平均价格也比模块式的便宜。

4)选择哪一种功能的输—V输出模块和哪一种输出形式，取决于控制系统中输Ⅳ输出信号的种类、参数要求和技术要求。输出模块按方式不同又有．继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出3种。

5)选用PLC机型要统一，即在同一个企业，PLC使用的机型要尽量统一(PLC生产厂家的统一，同一厂家同一型号的统一)，以便于编程的应用软件是一样的，也便于维护和管理。

4 系统设计中应注意的问题

在整个PLC控制系统设计过程中，如果某些问题处理不当，会影响整个控制系统的正常运行，进而影响到企业的安全生产和经济效益。为了提高系统的可靠性能，保证工业设备安全、高效运行，在系统的设计过程中，应注意以下几个问题：

1)使输出模块(接口)的负荷留有一定的余量。

输出模块是PLC装置本身最易受到损坏的部件。降低输出接口负荷的最简单方法就是给其加上功率放大环节，即使用吸合功率和保持功率都相对较小的小型中间继电器进行转换。

2)注意对输出模块的外电路保护。为了防止因外部电路短路等原因造成输出接口损坏，可在其输出接口设置短路保护装置。

3)联锁、互锁功能的硬件设置。单纯在PLC内部逻辑上的联锁和互锁，往往在外电路发生故障时就失去作用。将2个接触器的常开辅点引入PLC输人接口，在软件中将它们以常闭的方式串人对方输出点线圈，就可起到较完善的保护作用。

4)PLC电源的要求及系统的失压保护。在应用程序开发时要特别注意系统的失压保护，要考虑出现失压状态时系统初始状态的恢复和联锁。

5)采用一定的抗干扰措施。对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装1台带屏蔽层的变比为l：l的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。另外还可以在电源输入端串接LC滤波电路。

6)安装与布线。动力线、控制线、PLC的电源线以及I／O线应分别配线，其中开关量与模拟量信号线也要分开敷设。

7)PLC系统的安全性考虑。为了防止意外的掉电发生影响设备的误动作，一般PLC的供电电源都要采用UPS供电，uPs的选型取决于PLC所带的负载多少。

8)PLC设备的接地。良好的接地是保证整个PLC控制系统可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击造成的设备损坏。

5 结语

PLC是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，随着微处理器技术的发展，PLC得到迅速的发展，也在社会各领域的生产中得到了越来越多的应用。

参考文献

[1] 陈延奎．浅谈PLC控制系统的设计方法[J]．中国科技信息，2009(20)：16-18．

[2] 丁庆广．可编程序控制器原理及系统设[M]．北京：清华大学出版社，2004．

[3] 常晓玲．电气控制系统与可编程控制[M]．北京：机械工业出版社．2004：13l-133．