PLC的自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

彭興

【摘 要】本文主要就PLC自動化的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述，PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上屬于步驟有順序的系統(tǒng)項(xiàng)目工程，并且在工業(yè)化的自動控制方面有了十分廣泛的運(yùn)用，本文主要從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了歸納。

【關(guān)鍵詞】PLC；自動化控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

PLC是把計(jì)算機(jī)的技術(shù)結(jié)合到了自動化的生產(chǎn)過程中的系統(tǒng)，并且發(fā)展得非?？?，因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)與微電子技術(shù)的促進(jìn)功能，它的功能也在逐漸地增加，產(chǎn)品的更新速度也不斷地加快，已經(jīng)成了現(xiàn)在自動化生產(chǎn)中不可或缺的系統(tǒng)之一。它應(yīng)用在很多的工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)與自動化的成產(chǎn)中，是現(xiàn)代最前沿的計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)。

1.PLC系統(tǒng)的含義

PLC也可以稱作可編程邏輯的控制設(shè)備。在國際上是這樣定義的：一種采用數(shù)字進(jìn)行運(yùn)算和操作的電子化系統(tǒng)，是針對工業(yè)方面的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)的。它的儲存設(shè)備中具備了可編寫程序的作用，用來處理系統(tǒng)中的邏輯計(jì)算、定時(shí)以及順序的控制之類的操作指令，還采用數(shù)字和模擬的各類輸入與輸出，進(jìn)行各種設(shè)備或者生產(chǎn)程序的控制。

2.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)硬件方面的設(shè)計(jì)

硬件的設(shè)計(jì)是PLC中最關(guān)鍵的一個(gè)部分，它會影響到系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性，其中包含了輸出與輸入電路。

（1）PLC控制系統(tǒng)中輸入電路的設(shè)計(jì)。PLC通常都是采用二百四十伏的供電電源，所以使用的電源范疇也很廣，但是為了抵抗干擾，需要添加電源的凈化元件，隔離變壓設(shè)備也能夠應(yīng)用雙隔離的技術(shù)，就是變壓設(shè)備的初級線圈和次級線圈的屏蔽層，和初級電氣中性點(diǎn)來接地，次級線圈的屏蔽層來接入系統(tǒng)輸入電路的地，來降低高頻與低頻脈沖產(chǎn)生的干擾。

PLC的輸入電路電源通常都使用DC24V，并且它帶負(fù)載的時(shí)候需要重視容量，防止發(fā)生短路的現(xiàn)象，對系統(tǒng)的供電安全與PLC的安全是非常關(guān)鍵的，由于這個(gè)電源發(fā)生過載或者是斷裂都會對PLC的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的影響，通常會選擇電源容量是輸入電路功率的二倍，輸入電路的電源線路安裝比較適合的熔絲，來預(yù)防短路的現(xiàn)象。

（2）PLC的控制系統(tǒng)中輸出電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)生產(chǎn)要求，各類指示燈和變頻設(shè)備的啟動與停止都要通過晶體管進(jìn)行輸出，它比較適用在高頻的動作上，響應(yīng)的時(shí)間短，要是PLC系統(tǒng)的輸出頻率是一分鐘六次一下，就應(yīng)該先在繼電器進(jìn)行輸出，使用這樣的方式，輸出的電力設(shè)計(jì)就會變得容易，其抗干擾與帶負(fù)載的能力也非常強(qiáng)。

要是系統(tǒng)所輸出的帶電磁線圈類的感性負(fù)載，那么負(fù)載斷電的似乎就會給系統(tǒng)的輸出帶來電流的沖擊，所以，對直流的感性負(fù)載需要在它的邊上接上二極管，能夠吸收沖擊的電流，能夠保護(hù)好系統(tǒng)。

如果PLC的掃描頻率是十次每分鐘以下的時(shí)候，不但能夠使用繼電器的輸出，還能夠使用系統(tǒng)輸出驅(qū)動的中間幾點(diǎn)起或是固態(tài)的繼電器，再進(jìn)行驅(qū)動的負(fù)載。

對兩個(gè)比較重要的輸出量來說，不但在PLC的內(nèi)部進(jìn)行互鎖，應(yīng)該在其外部也互鎖，來強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全與可靠性。對一些比較普遍的交流開關(guān)類型的負(fù)載，如，交流接觸設(shè)備、電磁閥等，需要使用微笑類型的中間繼電器來進(jìn)行驅(qū)動，房子系統(tǒng)的接點(diǎn)進(jìn)行直接的驅(qū)動。

（3）PLC系統(tǒng)中抗干擾設(shè)計(jì)。工業(yè)領(lǐng)域的自動化技術(shù)不斷地在發(fā)展，晶閘管可控整流與變頻調(diào)速設(shè)備的應(yīng)用也十分地廣泛，這樣就造成了交流電網(wǎng)方面的污染，也產(chǎn)生了很多的干擾性問題，所以，抗干擾就成了控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中一定要重視的問題。通常都會應(yīng)用這樣的方法：

1）隔離的方式：因?yàn)殡娋W(wǎng)里產(chǎn)生的高頻干擾是分布的電容之間耦合形成的，因此，應(yīng)該使用一比一的超隔離變壓設(shè)備，把中性點(diǎn)通過電容來接地。

2）屏蔽的方式：通常會使用金屬的外殼來進(jìn)行屏蔽，把PLC控制系統(tǒng)中設(shè)置在金屬柜里。金屬的外殼能夠接地，來屏蔽經(jīng)典與磁場，預(yù)防空間發(fā)生的輻射干擾。

3）布線的方式：強(qiáng)電的動力線路與弱電的信號線在走線的時(shí)候要分開，還需要有一些間隔。

2.2 PLC控制系統(tǒng)中軟件的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)硬件的時(shí)候還可以進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)。對軟件的設(shè)計(jì)主要是按照控制的標(biāo)準(zhǔn)把工藝的程序圖變成了梯形圖，在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是最重要的問題，過程的編寫則是設(shè)計(jì)軟件的具體方式。在應(yīng)用的過程中，好的軟件設(shè)計(jì)方案是非常重要的。

2.2.1程序的設(shè)計(jì)理念

基本的程序：不但能夠在獨(dú)立的程序來控制比較簡單的工藝生產(chǎn)，還能夠成為組合中模塊結(jié)構(gòu)的單元程序，基本程序機(jī)構(gòu)的方式有這幾種：順序結(jié)構(gòu)、條件的分支以及循環(huán)結(jié)構(gòu)。

模塊化的程序：將一個(gè)總控制的目標(biāo)程序分為很多的具備清晰子任務(wù)程序的模塊，再分來進(jìn)行編寫與調(diào)試，最終組成一個(gè)完整的整體程序。這樣的方式就被稱為模塊化的程序設(shè)計(jì)。

2.2.2 PLC控制系統(tǒng)中程序的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

控制系統(tǒng)的I/O分配，按照生產(chǎn)線由前到后，點(diǎn)數(shù)會逐漸地增多，盡量將一個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備或者是元件的信號都集中再編址，這樣便于維護(hù)。定時(shí)設(shè)備與計(jì)數(shù)設(shè)備需要進(jìn)行統(tǒng)一化的編號，不能夠重復(fù)地使用一個(gè)編號，避免控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。程序里面經(jīng)常用的內(nèi)部中繼電器或是中間的標(biāo)志位，也需要進(jìn)行統(tǒng)一的編號，再分配。在分配完地址之后，要將分配表與繼電器或是標(biāo)志位列出表格。

3.總結(jié)

本文主要論述了PLC自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上屬于步驟有順序的系統(tǒng)項(xiàng)目工程，并且在工業(yè)化的自動控制方面有了十分廣泛的運(yùn)用，本文主要從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了歸納。PLC是把計(jì)算機(jī)的技術(shù)結(jié)合到了自動化的生產(chǎn)過程中的系統(tǒng)，并且發(fā)展得非?？?，因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)與微電子技術(shù)的促進(jìn)功能，它的功能也在逐漸地增加，產(chǎn)品的更新速度也不斷地加快，已經(jīng)成了現(xiàn)在自動化生產(chǎn)中不可或缺的系統(tǒng)之一。它應(yīng)用在很多的工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)與自動化的成產(chǎn)中，是現(xiàn)代最前沿的計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)。 [科]

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