PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試分析

趙建偉

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，陜西 西安 710000)

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PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試分析

趙建偉

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，陜西 西安 710000)

摘要：本文介紹了PLC的概念及應(yīng)用，PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及調(diào)試方法，PLC的應(yīng)用技巧及使用方法。

關(guān)鍵詞：PLC;系統(tǒng);設(shè)計(jì);調(diào)試

1PLC的基本知識(shí)

可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。

PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：電源、中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路。

1.1PLC的特點(diǎn)

PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)頒布了對(duì)PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。

1.2PLC的應(yīng)用

S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。

目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。

2PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開發(fā)步驟

2.1分析被控對(duì)象并提出控制要求

詳細(xì)分析被控對(duì)象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)要求，確定控制方案，然后擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。

2.2確定輸入/輸出設(shè)備

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需要的全部輸入設(shè)備(如：按鈕、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等)和輸出設(shè)備(如：接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈及其它執(zhí)行器等)，從而確定與PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。

2.3分配I/O點(diǎn)并設(shè)計(jì)PLC外圍硬件線路

2.3.1 分配I/O點(diǎn)

畫出PLC的I/O點(diǎn)數(shù)與輸入/輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表，該部分也可在第2步中進(jìn)行。

2.3.2設(shè)計(jì)PLC外圍硬件線路

畫出系統(tǒng)其它其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進(jìn)入PLC的控制電路等。

由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。

2.3.3程序設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為上線，逐一編寫實(shí)現(xiàn)各控制功能或各任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。除此之外，程序通常還應(yīng)包括以下內(nèi)容：

(1)初始化程序。在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動(dòng)作必要的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。初始化程序的主要內(nèi)容有：對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)某些繼電器進(jìn)行置位或復(fù)位，對(duì)某些初始狀態(tài)進(jìn)行顯示等等。

(2)檢測(cè)、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對(duì)獨(dú)立，一般在程序設(shè)計(jì)基本完成時(shí)再添加。

(3)保護(hù)和連鎖程序。保護(hù)和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以考慮。可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。

2.3.4程序模擬調(diào)試

程序模擬調(diào)試的基本思想是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要上網(wǎng)環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。

(1)硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備(如用另一臺(tái)PLC或一些輸入器件等)模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，并將這些信號(hào)以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時(shí)效性較強(qiáng)。

(2)軟件模擬法是在PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，其簡(jiǎn)單易行，但時(shí)效性不易保證，模擬調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。

2.3.5硬件實(shí)施

硬件實(shí)施方面主要是進(jìn)行控制柜等硬件的設(shè)施及現(xiàn)場(chǎng)施工，主要內(nèi)容有：

(1)設(shè)計(jì)控制柜和操作臺(tái)等部分的電器布置圖及安裝接線圖。

(2)設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖。

由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短。

2.3.6聯(lián)機(jī)調(diào)試

聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過程應(yīng)循序漸進(jìn)，從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序做調(diào)整。

全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改。

中圖分類號(hào):TM505

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)08-0016-01

作者簡(jiǎn)介：趙建偉，男，高級(jí)工程師，四川威遠(yuǎn)人，主要從事為機(jī)電一體化技術(shù)方面的教學(xué)與研究工作。