簡述機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中PLC的構(gòu)建與選擇

【摘要】隨著科技的發(fā)展，PLC（可編程控制器）作為一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，逐漸的成為了工業(yè)控制領(lǐng)域中一種主流的控制設(shè)備。而對于PLC的實(shí)際應(yīng)用中，對于如何對PLC的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)。因此，本文主要對于PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建以及對PLC的選擇進(jìn)行了探討，希望能夠提高使用PLC對于系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制的可靠性。

【關(guān)鍵詞】PLC控制系統(tǒng)；軟件設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)原則

隨著科技的發(fā)展，PLC（可編程控制器）作為一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，逐漸的成為了工業(yè)控制領(lǐng)域中一種主流的控制設(shè)備，漸漸地發(fā)揮出其更大的功效。而對于PLC的實(shí)際應(yīng)用中，對于如何對PLC的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)。

一、影響PLC控制因素分析

通常情況下，PLC對于系統(tǒng)的控制是由PLC以及生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備兩部分組成的，兩者中的任何一個(gè)部分出現(xiàn)問題都會影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。其中，PLC主要包括中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱以及外部設(shè)備等組成的，而生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備則是由繼電器、接觸器、各種開關(guān)、信號線等組成的。要想保證PLC對于系統(tǒng)設(shè)備的良好控制性，則需要提升對于PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式的可靠性①?？傮w來說，PLC自身的可靠性是很高的，根據(jù)資料顯示，PLC控制系統(tǒng)中的故障現(xiàn)象，由于PLC自身的問題導(dǎo)致的故障不到5%，通常都是生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備中的部件發(fā)生問題。因此在設(shè)計(jì)的過程中，提高與PCL相接的輸入、輸出設(shè)備的可靠性是當(dāng)務(wù)之急。

二、PCL控制系統(tǒng)的構(gòu)建

（一）基本設(shè)計(jì)原則

使用PCL設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的控制，主要是為了實(shí)現(xiàn)被控制的設(shè)備的工藝要求，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量的目的。因此，在對PCL進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該遵循著這樣的原則：

第一，在充分的發(fā)揮PCL的功能的前提下，盡可能的滿足被控制設(shè)備的需要。

第二，必須保證PCL控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行長期、有效地運(yùn)行。

所以，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過程中，對于元器件的選擇、以及軟件的編程應(yīng)該進(jìn)行全面的考慮。并且，應(yīng)該力求做到簡單、經(jīng)濟(jì)，以便于對系統(tǒng)后續(xù)維修。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，對于控制系統(tǒng)的要求也會變得越來越高，因此在選擇系統(tǒng)中的PCL、I/O模塊以及內(nèi)存的大小時(shí)，應(yīng)該留有一定的預(yù)留，為日后的生產(chǎn)發(fā)展以及工藝上的改進(jìn)留有余地。

（二）分類控制對象

在對PLC的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，上述的內(nèi)容固然至關(guān)重要，但是在對控制對象的工藝要求、各個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系了解、且選擇了合適的器件之后，應(yīng)該對控制對象進(jìn)行分類控制，使得系統(tǒng)的規(guī)模、機(jī)型以及配置有著更可靠的依據(jù)。可以按照如下方式進(jìn)行分類：

開關(guān)量的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，按照參數(shù)的等級分類；

模擬量輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，按照參數(shù)的情況分類；

按照特殊模塊的要求分類等。

（三）檢測故障程序設(shè)計(jì)

為了提高PLC設(shè)備控制的可靠性，應(yīng)該設(shè)計(jì)好檢測故障的應(yīng)用程序。這種程序可以分為以下兩種：

時(shí)間故障檢測法。由于控制系統(tǒng)中的各個(gè)工作環(huán)節(jié)的運(yùn)行有著嚴(yán)格的時(shí)間規(guī)定，因此可以將這些時(shí)間作為參數(shù)，在要檢測的步驟開始使用定時(shí)器計(jì)時(shí)，檢測其工作狀態(tài)。定時(shí)器的設(shè)定值，為這個(gè)工序的步驟設(shè)置了一個(gè)最大的可能時(shí)間③。如果能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，則發(fā)出信號表示檢測的對象是正常工作的，且同時(shí)將定時(shí)器清零，否則則發(fā)出報(bào)警信號，并停止控制系統(tǒng)運(yùn)行。

邏輯錯(cuò)誤檢測費(fèi)。在PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行正常工作的時(shí)候，各種輸入、輸出信號以及中間的記憶裝置之間都存在著一定的邏輯關(guān)系，使用邏輯程序?qū)@樣的邏輯關(guān)系進(jìn)行檢測，就能夠判斷系統(tǒng)是否正常工作。

三、PLC的選擇要點(diǎn)

隨著PLC的不斷普及，其種類也變得越來越多，不同的場景需要使用的PLC的類型也有所不同，因此在使用PLC對系統(tǒng)進(jìn)行控制的過程中應(yīng)該注意選擇正確的PLC。所以，在對機(jī)型進(jìn)行選擇的時(shí)候，應(yīng)該在滿足要求的前提下，選擇最可靠的、維護(hù)最方便的機(jī)型。應(yīng)該保證機(jī)型的合理性，以及其功能的全面性④。同時(shí)，在選擇機(jī)型的時(shí)候，應(yīng)該注意同一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的機(jī)型的統(tǒng)一性，因?yàn)橄嗤臋C(jī)型的PLC模塊可以互相作為備用，這樣可以減少采購以及管理的麻煩。并且，由于其外部的設(shè)備可以通用，資源也能夠進(jìn)行共享，通過計(jì)算機(jī)就能夠把相互獨(dú)立的控制系統(tǒng)連接到一起，也便于企業(yè)內(nèi)部的集中管理與相互通信。

由于PLC和工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊實(shí)現(xiàn)的，所以應(yīng)該確定I/O的選擇。在選擇I/O的時(shí)候，首先應(yīng)該確定I/O的點(diǎn)數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)需要的實(shí)際I/O點(diǎn)數(shù)，在此基礎(chǔ)上為以后增加控制功能而增加10%到20%的備用量就可以了⑤。即使是相同的控制對象，由于采用的控制方式的不用，以及變成編程水平的不同，I/O點(diǎn)數(shù)也會存在差異。其次，開關(guān)量I/O接口能夠從傳感器和開關(guān)、以及控制設(shè)備等地方接收到信號。典型的交流輸入/輸出信號在24V到240V之間，直流的輸入/輸出信號在5V到240V之間，雖然不同的輸入電路由于制造廠家的不同存在著一定的差異，但是有一些特性是相同的。在對PLC進(jìn)行選擇的時(shí)候，用戶可能會存在一些特殊類型的、不能使用標(biāo)準(zhǔn)的I/O實(shí)現(xiàn)的I/O限定，這時(shí)就可以考慮銷售商有沒有提供一些特殊的能夠最大限度的減小控制作用的模塊。有一些特殊的接口模塊自身就能夠處理一些現(xiàn)場數(shù)據(jù)，這樣就能夠使CPU得任務(wù)變少。

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作者簡介

張魯波（1976年6月），男，漢族，籍貫：山東省濟(jì)南市人，職稱：助理工程師，單位：瑪森薩（山東）機(jī)械設(shè)備有限公司，研究方向：機(jī)械設(shè)備的PLC自動控制。