PLC控制的设计技巧研究

张文婷

摘 要：近年来，随着科学技术的飞速发展，PLC技术得到了广泛的应用，并带动了传统控制检测技术的进步。在采用自动控制和实时检测的单片机系统中，单片机作为系统的核心部件，但仅仅具有单片机的知识是完全不够的，还要针对具体的应用对象和硬件结构采用软硬件相结合的方式，加以完善。文章从软件和硬件两方面对PLC的设计技巧进行了介绍和分析，指出了如何实现电器控制向PLC控制的转化。

關键词：PLC控制系统；设计方法；设计技巧

PLC是采用以微处理器为基础的一种新型的工业控制装置。由于PLC控制系统具有通用性好、硬件配置齐全、灵活性好、可靠性高、编程方法简单等诸多特点，因此，PLC在工业领域的应用也越来越广泛。PLC的应用在顺序控制方面尤为突出，所以，要设计出经济实用的PLC控制系统是众望所归。文章从软硬件两方面，并在降低系统成本，提高系统可靠性和灵活性的基础上对PLC控制系统的设计技巧进行的探讨。

1 PLC控制系统的设计要求

PLC控制系统有两种操作方式：自动操作和手动操作。自动操作有分为单步、连续、单周期这三种操作方式。手动操作是通过PLC机对钓具或行车的每一步动作单独进行的起动、停止等控制。自动操作的单步操作方式是指：按一次起动按钮就会自动完成相应的工作，然后自动停止；单周期操作是指：在原点出按一次起动按钮后，机器会自动完成程序设定的各个步骤的工作，让后回到原点自动停止；而连续操作是指：在原点出按下起动按钮之后，机器将自动、连续不断的执行程序设定的各个步骤的工作，做周期性循环运动，在按下停止按钮时才停止工作，但在下一次起动时，需要手动将机器恢复到原点，在开始下一次的工作。若在机器执行连续操作过程中按下复位按钮，机器先完成当前周期的动作，然后再回到原点自动停止工作。

2 PLC控制系统的设计步骤

2.1 设计前的调查分析

在进行PLC控制系统的设计之前一定要进行需求分析阶段，要对生产机械工业的性能、结构特点以及实际加工情况进行充分的了解，同时提出对PLC控制系统设计的具体要求。

2.2 确定控制系统的功能

目前，主要有四种形式的控制系统：单片机控制系统、分布式控制系统、集中控制系统和过程控制系统。针对需求分析阶段对控制系统的要求，选择所要设计的PLC控制系统的形式。

2.3 硬件设计方面

控制系统的硬件设计主要由两部分组成：PLC的选择以及外围设备的选择。在进行PLC的选择时，应该考虑一下因素：合理的结构、统一的机型、功能要与控制要求相符合，并且注意I/O点数和存储容量要有一定的冗余。在选择外围设备时主要注意选择外围控制元件、保护元件以及执行元件的型号等问题。

2.4 软件设计方面

要求掌握PLC的基本指令，并了解PLC的软元件编号和相应的功能，然后根据控制系统的要求设计流程图并编写相应的程序。程序设计是控制系统设计中最重要并且工作量最大的一项工作，好的程序既可以减少I/O点数、节省硬件成本，还可以减少程序的执行步骤，提高系统的响应速率，因此，对于软件设计人员来说，必须掌握一定的编程技巧。

2.5 对系统进行调试

在PLC控制系统的设计和安全都完成后，并且确保接线无差错，然后对系统进行调试。按照系统的运行顺序对系统进行调试，发现系统有问题时，应先从软件部分开始修改，必要时再对硬件进行相应的调制，直到最后满足要求。

3 PLC控制系统的设计技巧

3.1 降低硬件系统的费用

PLC控制系统所使用的I/O点价格昂贵，减少I/O点数是降低硬件费用的主要措施。

减少输入点个数方式：在设计过程中可以将一个按钮用做两种功能；采用分组输入的方式，减少PLC控制系统的输入点个数，另外在PLC外接电线时应注意，输入电路的二极管要串联，避免产生寄生电路；对于复杂的系统采用矩阵输入的方法来减少输入点数；对于只有单一功能的输入开关或是连锁关系较少的手动按钮可直接设置在PLC的外部输出电路上。

减少输出点个数方式：可采取将状态完全相同的负载并联后使用同一个输出点；将不在同一时刻工作的两种工作方式设置成同一个输出点，用外部的转换开关来切换工作方式；可将信号灯与它相应的负载设置为同一个输出点。

3.2 减少软件开发的资源

好的程序既可以减少I/O点数还能够减少执行步骤，提高执行效率，因此，程序设计是控制系统中最重要的一项工作。所以必须要掌握一定的编程技巧。例如，在进行多种方式的程序设计时，在多台单机组成的自动线上，必须将单机操作上的分散控制和总台上的集中控制连锁起来，这种方式的设计执行效率更高。

3.3 合理的使用定时器

当所需的定时器的值过大时，可采取将定时器级联的方式来实现更大的阻值要求。由于PLC控制系统一般只使用通电延时型定时器，因此，再将继电器控制电路移植到PLC控制系统时，应该利用PLC的通电延时型定时器构造出断电延时型定时器。当系统中存在由两步组成的小循环时，可在循环中加一步延时就可解决循环体前后不通电的问题，延时的时间取小一点不会对系统的运行产生影响。

[参考文献]

[1]王平.PLC自动控制系统可靠性研究[J].电气传动，2001，31（1）：36-38.

[2]邱刚名，邝穗芳.电器与可编程控制器应用技术[M]北京：机械工业出版社.1996.

[3]廖常初.可编程序控制器应用技术[M].重庆：重庆大学出版社，1998.