張文婷

摘 要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，并帶動了傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)的進(jìn)步。在采用自動控制和實(shí)時(shí)檢測的單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心部件，但僅僅具有單片機(jī)的知識是完全不夠的，還要針對具體的應(yīng)用對象和硬件結(jié)構(gòu)采用軟硬件相結(jié)合的方式，加以完善。文章從軟件和硬件兩方面對PLC的設(shè)計(jì)技巧進(jìn)行了介紹和分析，指出了如何實(shí)現(xiàn)電器控制向PLC控制的轉(zhuǎn)化。

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

PLC是采用以微處理器為基礎(chǔ)的一種新型的工業(yè)控制裝置。由于PLC控制系統(tǒng)具有通用性好、硬件配置齊全、靈活性好、可靠性高、編程方法簡單等諸多特點(diǎn)，因此，PLC在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。PLC的應(yīng)用在順序控制方面尤為突出，所以，要設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的PLC控制系統(tǒng)是眾望所歸。文章從軟硬件兩方面，并在降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上對PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技巧進(jìn)行的探討。

1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

PLC控制系統(tǒng)有兩種操作方式：自動操作和手動操作。自動操作有分為單步、連續(xù)、單周期這三種操作方式。手動操作是通過PLC機(jī)對釣具或行車的每一步動作單獨(dú)進(jìn)行的起動、停止等控制。自動操作的單步操作方式是指：按一次起動按鈕就會自動完成相應(yīng)的工作，然后自動停止；單周期操作是指：在原點(diǎn)出按一次起動按鈕后，機(jī)器會自動完成程序設(shè)定的各個(gè)步驟的工作，讓后回到原點(diǎn)自動停止；而連續(xù)操作是指：在原點(diǎn)出按下起動按鈕之后，機(jī)器將自動、連續(xù)不斷的執(zhí)行程序設(shè)定的各個(gè)步驟的工作，做周期性循環(huán)運(yùn)動，在按下停止按鈕時(shí)才停止工作，但在下一次起動時(shí)，需要手動將機(jī)器恢復(fù)到原點(diǎn)，在開始下一次的工作。若在機(jī)器執(zhí)行連續(xù)操作過程中按下復(fù)位按鈕，機(jī)器先完成當(dāng)前周期的動作，然后再回到原點(diǎn)自動停止工作。

2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

2.1 設(shè)計(jì)前的調(diào)查分析

在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前一定要進(jìn)行需求分析階段，要對生產(chǎn)機(jī)械工業(yè)的性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及實(shí)際加工情況進(jìn)行充分的了解，同時(shí)提出對PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求。

2.2 確定控制系統(tǒng)的功能

目前，主要有四種形式的控制系統(tǒng)：單片機(jī)控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)。針對需求分析階段對控制系統(tǒng)的要求，選擇所要設(shè)計(jì)的PLC控制系統(tǒng)的形式。

2.3 硬件設(shè)計(jì)方面

控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要由兩部分組成：PLC的選擇以及外圍設(shè)備的選擇。在進(jìn)行PLC的選擇時(shí)，應(yīng)該考慮一下因素：合理的結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的機(jī)型、功能要與控制要求相符合，并且注意I/O點(diǎn)數(shù)和存儲容量要有一定的冗余。在選擇外圍設(shè)備時(shí)主要注意選擇外圍控制元件、保護(hù)元件以及執(zhí)行元件的型號等問題。

2.4 軟件設(shè)計(jì)方面

要求掌握PLC的基本指令，并了解PLC的軟元件編號和相應(yīng)的功能，然后根據(jù)控制系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)流程圖并編寫相應(yīng)的程序。程序設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要并且工作量最大的一項(xiàng)工作，好的程序既可以減少I/O點(diǎn)數(shù)、節(jié)省硬件成本，還可以減少程序的執(zhí)行步驟，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速率，因此，對于軟件設(shè)計(jì)人員來說，必須掌握一定的編程技巧。

2.5 對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試

在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安全都完成后，并且確保接線無差錯(cuò)，然后對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。按照系統(tǒng)的運(yùn)行順序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有問題時(shí)，應(yīng)先從軟件部分開始修改，必要時(shí)再對硬件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制，直到最后滿足要求。

3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技巧

3.1 降低硬件系統(tǒng)的費(fèi)用

PLC控制系統(tǒng)所使用的I/O點(diǎn)價(jià)格昂貴，減少I/O點(diǎn)數(shù)是降低硬件費(fèi)用的主要措施。

減少輸入點(diǎn)個(gè)數(shù)方式：在設(shè)計(jì)過程中可以將一個(gè)按鈕用做兩種功能；采用分組輸入的方式，減少PLC控制系統(tǒng)的輸入點(diǎn)個(gè)數(shù)，另外在PLC外接電線時(shí)應(yīng)注意，輸入電路的二極管要串聯(lián)，避免產(chǎn)生寄生電路；對于復(fù)雜的系統(tǒng)采用矩陣輸入的方法來減少輸入點(diǎn)數(shù)；對于只有單一功能的輸入開關(guān)或是連鎖關(guān)系較少的手動按鈕可直接設(shè)置在PLC的外部輸出電路上。

減少輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)方式：可采取將狀態(tài)完全相同的負(fù)載并聯(lián)后使用同一個(gè)輸出點(diǎn)；將不在同一時(shí)刻工作的兩種工作方式設(shè)置成同一個(gè)輸出點(diǎn)，用外部的轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換工作方式；可將信號燈與它相應(yīng)的負(fù)載設(shè)置為同一個(gè)輸出點(diǎn)。

3.2 減少軟件開發(fā)的資源

好的程序既可以減少I/O點(diǎn)數(shù)還能夠減少執(zhí)行步驟，提高執(zhí)行效率，因此，程序設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)中最重要的一項(xiàng)工作。所以必須要掌握一定的編程技巧。例如，在進(jìn)行多種方式的程序設(shè)計(jì)時(shí)，在多臺單機(jī)組成的自動線上，必須將單機(jī)操作上的分散控制和總臺上的集中控制連鎖起來，這種方式的設(shè)計(jì)執(zhí)行效率更高。

3.3 合理的使用定時(shí)器

當(dāng)所需的定時(shí)器的值過大時(shí)，可采取將定時(shí)器級聯(lián)的方式來實(shí)現(xiàn)更大的阻值要求。由于PLC控制系統(tǒng)一般只使用通電延時(shí)型定時(shí)器，因此，再將繼電器控制電路移植到PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該利用PLC的通電延時(shí)型定時(shí)器構(gòu)造出斷電延時(shí)型定時(shí)器。當(dāng)系統(tǒng)中存在由兩步組成的小循環(huán)時(shí)，可在循環(huán)中加一步延時(shí)就可解決循環(huán)體前后不通電的問題，延時(shí)的時(shí)間取小一點(diǎn)不會對系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。

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