可編程控制器(Programmablelogicalcontroller，PLC)控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械、輕工等領(lǐng)域，為工業(yè)自動(dòng)化提供了有力的工具，加速了機(jī)電一體化的進(jìn)程。PLC控制系統(tǒng)可進(jìn)行模擬量控制、位置控制等。PLC最大特點(diǎn)就是以計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)構(gòu)成傳統(tǒng)的繼電器模型，形成一套獨(dú)特風(fēng)格的以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言，即PLC控制系統(tǒng)是以程序形式實(shí)現(xiàn)其控制功能。因此，PLC編程技術(shù)在PLC控制系統(tǒng)中具有非常重要的地位。

1  PLC控制系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)原則

為了滿足被控對(duì)象的工藝要求，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下基本原則:

1)最大可能地滿足被控制對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提就是要充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。

2)保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程等方面全面考慮，力求控制系統(tǒng)安全可靠。

3)要滿足設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)既簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)又方便使用和維修。

4)適應(yīng)發(fā)展的需要。在滿足上述原則的基礎(chǔ)上應(yīng)該充分考慮到以后生產(chǎn)的發(fā)展及工藝改進(jìn)的需要，在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有裕量。

2  PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容很多，但首先應(yīng)具有以下基本內(nèi)容:

1)根據(jù)設(shè)計(jì)原則確定控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)條件。

2)正確選擇用戶的輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)和傳感器等)和輸出設(shè)備(包括繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。

3)正確選擇PLC。PLC控制系統(tǒng)的核心部件就是CPU，它對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)的保證起著至關(guān)重要的作用。它的選擇也決定了跟隨的其他模塊的選擇。

4)編制好I/O分配表和接線圖，即合理的分配I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)好PLC的I/O端口接線圖。在分配I/O點(diǎn)編號(hào)時(shí)，盡可能將同一類的信號(hào)集中配置，地址號(hào)按順序連續(xù)編排。

5)軟件設(shè)計(jì)時(shí)按要求編寫軟件設(shè)計(jì)說明書，選擇合適的編程語言(常用梯形圖)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程時(shí)，首先要合理劃分模塊;其次是合理利用指令，嚴(yán)格注意信息名稱的定義。

6)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)可分開同時(shí)進(jìn)行，硬件配備工作，如外圍電路，包括主電路的設(shè)計(jì)、強(qiáng)電設(shè)備的安裝布線、控制臺(tái)(柜)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)安裝等。

7)做好單機(jī)調(diào)試計(jì)劃與聯(lián)動(dòng)調(diào)試計(jì)劃，只有單機(jī)調(diào)試完成無錯(cuò)的條件下才能進(jìn)行聯(lián)動(dòng)調(diào)試的工作。

8)認(rèn)真編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。

3  PLC機(jī)型選擇

隨著PLC在工業(yè)控制中的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類越來越多，其結(jié)構(gòu)型號(hào)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法等各不相同，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對(duì)于提高PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用有著重要的作用。

PLC機(jī)型選擇的基本原則是:在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比最優(yōu)的機(jī)型。具體應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:

1)選用規(guī)模適當(dāng)?shù)腜LC輸入、輸出點(diǎn)數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標(biāo)。因此，在選用PLC時(shí)，首先要確保有足夠的I/O點(diǎn)數(shù)，并留10%～15%的備用量。另外，如果只是為了實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化或機(jī)電一體化產(chǎn)品，可選用小型PLC;若控制系統(tǒng)較大，需要I/O點(diǎn)數(shù)較多，被控制設(shè)備較分散，則可選用大、中型PLC。

2)PLC的容量要滿足用戶要求。對(duì)PLC用戶程序存儲(chǔ)容量的估算，可用下面推薦的經(jīng)驗(yàn)公式:存儲(chǔ)器總字?jǐn)?shù)=(開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)×10)+(模擬量點(diǎn)數(shù)×150)。按經(jīng)驗(yàn)公式所算得的存儲(chǔ)器總字?jǐn)?shù)要再考慮25%的余量。

3)功能相當(dāng)，結(jié)構(gòu)合理。若被控制對(duì)象是開關(guān)量和模擬量并存，要求PLC完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換，算術(shù)運(yùn)算和其他一些特殊處理，則要選擇有相應(yīng)功能的PLC。此外，還要考慮PLC結(jié)構(gòu)。整體式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格也比模塊式的便宜。

4)選擇哪一種功能的輸入/輸出模塊和哪一種輸出形式，取決于控制系統(tǒng)中輸入/輸出信號(hào)的種類、參數(shù)要求和技術(shù)要求。輸出模塊按方式不同又有繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出3種。對(duì)開關(guān)頻繁、低功率因數(shù)的感性負(fù)載，可使用晶閘管輸出(交流輸出)或晶體管輸出(直流輸出)，但這種模塊過載能力稍差，價(jià)格也較高。繼電器輸出模塊承受過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，價(jià)格較便宜;缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢，在輸出變化不是很快、很頻繁時(shí)，可優(yōu)先考慮使用。此外，還應(yīng)當(dāng)考慮輸入/輸出模塊的負(fù)載能力。

5)選用PLC機(jī)型要統(tǒng)一，即在同一個(gè)企業(yè)，PLC使用的機(jī)型要盡量統(tǒng)一(PLC生產(chǎn)廠家的統(tǒng)一，同一廠家同一型號(hào)的統(tǒng)一)，以便于編程的應(yīng)用軟件是一樣的，也便于維護(hù)和管理。

4  結(jié)語

PLC是以自動(dòng)控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，PLC得到迅速的發(fā)展，也在社會(huì)各領(lǐng)域的生產(chǎn)中得到了越來越多的應(yīng)用。目前，PLC已廣泛用于開關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。展望未來，PLC無論是在技術(shù)、產(chǎn)品規(guī)模、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配套性方面，還是從市場(chǎng)及網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，都將會(huì)有更大的發(fā)展，在中國(guó)也將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用天地。