基于PLC控制系统设计的研究

沙童飞

【摘 要】伴随着我国科技水平的快速发展，现代工业对控制系统的需求大大提高，由于PLC具有可靠性高、功能性强、通用性好、抗干扰性强、体积小、性价比高等特点，已经逐渐取代传统继电器控制系统，因此普遍应用于现代工业生产中。本文对PLC控制系统设计方法进行研究分析，为现代工业PLC控制系统的设计提供了一定的参考价值。

【关键词】PLC；控制系统；设计

0 前言

可编程逻辑控制器简称PLC，它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的[1]。由于PLC能可靠稳定的完成极其复杂的控制任务，大大提高工厂企业的生产效率，减少生产成本，因此对PLC控制系统的设计成为热点研究问题。

1 PLC控制系统的设计

PLC无论应用于何种自动控制系统中，其控制系统设计的一般步骤如下[2]。

1.1 分析控制要求

实现被控对象的工艺要求来提高质量和效率是电气控制的根本目的。因此进行设计PLC控制系统时就务必掌握控制对象的控制要求。需要考虑清楚工艺过程的展开以及目标实现的过程，输入逻辑与输出逻辑之间的对应关系，是否需要存儲数据以及有无模拟量和数字量的控制要求等问题。

1.2 确定用户I/O设备

用户设备I/O口的确定是PLC控制系统的关键所在，要根据控制要求确定用户输入设备如操作开关、限位开关、按钮、传感器等和输出设备以及输出设备驱动的控制对象如电动机等，由此来算出I/O总点数，但是要考虑一定的备用量方便以后进行扩充和调整。最终确定PLC的I/O点数。

1.3 PLC的选型

PLC的机型是PLC控制系统的核心部件，在进行PLC机型的选择时，应当注意以下几点原则：

1）完整性原则，完整性强调全面考虑，我们可以从以下几方面考虑：①CPU的性能，主要是工作速度及控制规模；②电源的配置需满足PLC自身所用电源规格以及一些特殊模块所要的特殊电源；③内存的容量；④机架和连接单元。⑤I/O模块、特殊模块的配置。

2）可靠性原则，可靠性要求我们注意以下三个方面，①PLC自身产品的质量；②重要场合的可靠性要求；③冗余配置。

3）发展性原则，因PLC技术飞速发展，导致PLC技术寿命短，很多情况下PLC因为技术落后而不得不遭到淘汰，由此就必须重视发展性原则，①尽量使用新型号的PLC，②做好系统配置，留有发展余地。

4）经济性原则，PLC系统选型配置的好坏，最终还是需要由其生产带来的效益来作为评价的，所以我们需注意①系统设计中使用PLC是否合算；②能否用其他类型的配代替且更合算。

5）传承性原则，传承性需要考虑PLC的历史情况，在需要进行新的系统配置是，尽可能选用已使用过的厂家或已使用过的机型。这样PLC的部分资源可以共用，节省了设备的投资，方便了以后的维护和保养。

1.4 控制系统设计

控制系统的设计主要包括两个方面，即软件设计和硬件设计。要发挥好PLC的作用，要确保这两者之间的关系相互配合达到相辅相成[3]。

软件设计是使用PLC要进行的重要工作，PLC要实现控制，就必须需要程序，没有程序，PLC就无法实现所需的控制。PLC的程序设计步骤一般如下所示：1）对于任何控制系统，首先需绘制整个控制系统的流程图，理清楚各个动作的关系。2）梯形图的设计，梯形图的设计是PLC控制系统中最关键最难的一步，要设计好梯形图，要求我们必须熟练掌握控制要求，最好有一定的实践经验，PLC梯形图的设计一定要做到正确、可靠、简洁、易修改。3）将梯形图程序转化为相应的指令表。4）用编辑器将写好的程序烧录入PLC中，并检查程序的正确性，若程序不正确，需进行修改直到满足控制要求为止。

硬件设计是确保PLC安全可靠运行的关键部分，其内容主要包括电路的连接、抗干扰设计等。其中抗干扰设计是最核心的一部分，在PLC控制系统中常采取以下3种方法进行抗干扰设计。1）隔离，由于PLC控制系统中的分布电容会产生高频干扰，为了抵抗这种干扰最直接的方法就是隔离，可采用1：1的超隔离变压器隔离干扰。2）布线，将弱电信号线和强电动力线进行分开走线，从源头上将干扰分散开来达到抗干扰的目的。3）屏蔽，由于金属柜能对静电和磁场有屏蔽作用，因此为了阻断干扰的传播，可采取将PLC控制系统置于金属控制柜中来提高系统的抗干扰能力。

2 PLC控制系统的的调试

完成了PLC控制系统的设计之后，最重要的一步就是调试。其主要分为两个阶段：1）模拟调试，这种调试方法没有实际负载，只有一些信号灯，接触线圈等来模拟实际系统，在模拟调试中，可使用编程器的监控功能并且分级分段调试。此方法优点是简单可行，但缺点是时效性不够强。2）联机调试，此方法是使用一些硬件设备，模拟产生现场信号，并将这些信号以接线的方式连接到PLC输入端，其时效性强。

在调试过程中若存在问题则需要进行修改直至满足控制要求后，则可编写技术文件并交付使用。

3 总结

随着时代的发展和前行，推动着PLC控制技术进步，伴随着工业自动化的需求大大提高，可以想象PLC控制技术必将在现代工业自动化生产中发挥着的巨大的作用，在此基础上，加强对PLC控制系统的研究，必会为我国工业发展带来长久利益。

【参考文献】

[1]邹金慧.可编程控制器及其系统[M].重庆：重庆大学出版社，2013：1-2.

[2]熊幸明.电气控制与PLC[M].北京：机械工业出版，2011：286-291.

[3]张颖.浅议PLC控制系统在电气设备中的设计与应用[J].科技资讯，2013，11.

[责任编辑：田吉捷]