PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

一、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

1.安全性作為工業(yè)控制設(shè)備，PLC控制系統(tǒng)首先要保證操作人員的安全與設(shè)備的安全，保證在危險(xiǎn)出現(xiàn)后，能及時(shí)地切斷危險(xiǎn)來(lái)源，防止危險(xiǎn)蔓延，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，指示操作人員應(yīng)該采取的步驟或進(jìn)行的動(dòng)作。在某些高危險(xiǎn)的控制領(lǐng)域，PLC控制系統(tǒng)還需要增加多機(jī)熱備份，冗余控制，表決控制等功能，以保證系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行，進(jìn)一步消除干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。一、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

2.可靠性

PLC控制系統(tǒng)雖然有很多抗干擾措施，但是畢竟是根據(jù)外部輸入信號(hào)和“用戶程序”來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制效果。如果外部輸入信號(hào)存在不穩(wěn)定隱患，或者用戶程序中隱藏了很多不可靠因素，那么控制系統(tǒng)的可靠性也會(huì)受到影響。編程人員應(yīng)該讓PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行，并保持不間斷運(yùn)行一段時(shí)間（根據(jù)具體情況，可能持續(xù)數(shù)小時(shí)至數(shù)天），觀察PLC控制系統(tǒng)工作的可靠性，對(duì)其中產(chǎn)生不可靠的控制行為應(yīng)該詳加分析，采取相應(yīng)的手段。一、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

3.經(jīng)濟(jì)性

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮整個(gè)控制系統(tǒng)的適用性，不要盲目追求新型號(hào)、新功能，要選擇能夠適合系統(tǒng)控制要求的，并且有一定的擴(kuò)展性的PLC型號(hào)。大型模塊式的PLC價(jià)格一般都比較昂貴，比較適合超大型的或大型的集散網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，比如碼頭，電廠，大型自動(dòng)化生產(chǎn)線等；而整體式的PLC因?yàn)轶w積小，成本低，在單機(jī)控制或生產(chǎn)線的終端控制中被大量采用。1、確定系統(tǒng)的控制要求

設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)之前，必須了解該P(yáng)LC控制系統(tǒng)所需要完成什么樣的任務(wù)。系統(tǒng)的控制要求有時(shí)候很清楚，比如設(shè)計(jì)一個(gè)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的星-三角起動(dòng)控制線路；有時(shí)候系統(tǒng)的控制要求不是很清楚，比如需要改造一臺(tái)舊設(shè)備時(shí)，可能要加入新的功能，那么這時(shí)候就需要重新確定系統(tǒng)的控制要求，了解整個(gè)系統(tǒng)有哪些輸入信號(hào)，有哪些輸出信號(hào)，所有的信號(hào)之間的邏輯關(guān)系是什么樣的，這些都必須進(jìn)行確定。如果對(duì)系統(tǒng)的控制要求理解有偏差，那么就有可能設(shè)計(jì)出錯(cuò)誤的系統(tǒng)，甚至整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法使用。二、PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟2、對(duì)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行分配（I/O分配）

確定了系統(tǒng)的控制要求，接下來(lái)需要根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定控制系統(tǒng)中有哪些信號(hào)需要通知PLC（輸入），有哪些信號(hào)需要由PLC進(jìn)行控制（輸出），并且要清楚所有輸入信號(hào)、輸出信號(hào)的形式。

I/O分配時(shí)需要考慮控制系統(tǒng)輸入的信號(hào)形式（交流還是直流），所驅(qū)動(dòng)負(fù)載的形式（直流負(fù)載還是交流負(fù)載，是否需要快速性），是否有模擬量輸入輸出需求，是否需要高速計(jì)數(shù)輸入以及高速脈沖輸出功能，是否需要一些特殊的功能（如打印，位置控制等）。二、PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟3、PLC選型

進(jìn)行了I/O分配后，已經(jīng)大體知道了PLC所控制的規(guī)模（即控制系統(tǒng)的IO總點(diǎn)數(shù)），用戶可以根據(jù)系統(tǒng)控制規(guī)模以及控制要求來(lái)選擇適當(dāng)?shù)腜LC型號(hào)。一般PLC選型時(shí)需要考慮控制系統(tǒng)輸入的信號(hào)形式（交流還是直流），所驅(qū)動(dòng)負(fù)載的形式（直流負(fù)載還是交流負(fù)載，是否需要快速性），是否有模擬量輸入輸出需求，是否需要和其他設(shè)備組網(wǎng)，是否需要高速計(jì)數(shù)輸入以及高速脈沖輸出功能，是否需要一些特殊的功能（如打印，位置控制等）。

PLC選型時(shí)，有時(shí)候還需要考慮系統(tǒng)執(zhí)行速度、程序存儲(chǔ)區(qū)容量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)容量等因素，并需要預(yù)留一定的擴(kuò)展空間。二、PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟4、PLC硬件接線圖設(shè)計(jì)

對(duì)PLC進(jìn)行了I/O分配后，就需要設(shè)計(jì)PLC的外部接線圖，這個(gè)過(guò)程是純硬件范疇的，這也是以后硬件施工的基礎(chǔ)。外部接線設(shè)計(jì)的基本原則是所有的輸入信號(hào)、輸出信號(hào)必須構(gòu)成電流回路，并且要注意所有的輸入信號(hào)、輸出信號(hào)的電壓、電流、頻率范圍能夠滿足安全性和可靠性要求。設(shè)計(jì)了硬件接線圖，后續(xù)的硬件接線施工必須嚴(yán)格按照接線圖要求進(jìn)行接線，接線與PLC控制程序無(wú)關(guān)，但是會(huì)影響PLC控制程序的形式。也就是說(shuō)，PLC控制程序不會(huì)影響硬件接線，但是硬件接線會(huì)影響軟件編程。二、PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟5、系統(tǒng)配電柜設(shè)計(jì)（選擇）

設(shè)計(jì)好了硬件接線圖以后，需要統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)中所需要的低壓元器件，然后設(shè)計(jì)或選擇合理的配電柜，并進(jìn)行裝配。二、PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟6、PLC程序設(shè)計(jì)并模擬調(diào)試

PLC程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求和I/O分配確定的各種輸入/輸出信號(hào)，依據(jù)各種變量的邏輯關(guān)系，編制PLC控制程序。在設(shè)計(jì)PLC程序時(shí)，建議對(duì)程序中加入必要的注釋和說(shuō)明，以方便程序的修改和移植。軟件設(shè)計(jì)原則是保證程序的結(jié)構(gòu)化（程序易讀、易懂），模塊化（程序易于移植），功能化（便于大型程序的編制）。二、PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟7、現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試

PLC控制系統(tǒng)的功能能不能滿足控制要求，需要經(jīng)過(guò)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的檢驗(yàn)才能得出結(jié)論。如果經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)控制功能有錯(cuò)誤或者不能滿足指標(biāo)的，需要修改程序，特殊情況下可能還需要修改硬件設(shè)計(jì)。二、PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟二、PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟8、保存程序，整理文檔，交付使用如果控制系統(tǒng)通過(guò)了試運(yùn)行期的檢驗(yàn)，已經(jīng)正常工作，接下來(lái)的工作就是需要保存程序，將整個(gè)控制系統(tǒng)的控制要求、I/O分配、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)都整理成冊(cè)，作為資料保存，以便于控制系統(tǒng)日后維修、保養(yǎng)、改造。1、確定系統(tǒng)控制要求2、輸入輸出口分配3、PLC選型4、硬件接線圖設(shè)計(jì)5、配電柜設(shè)計(jì)（選擇）6、編程并模擬調(diào)試7、現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試8、整理