摘要：在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置,，例如電機的起停,，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計數(shù),，溫度,、壓力、流量的設(shè)定與控制等,，工業(yè)現(xiàn)場中的這些自動控制問題,，若采用可編程序控制器(PLC)來解決自動控制問題已成為最有效的工具之一，本文敘述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該注意的問題,。

　　在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中,，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機的起停,，電磁閥的開閉,，產(chǎn)品的計數(shù)，溫度,、壓力,、流量的設(shè)定與控制等，工業(yè)現(xiàn)場中的這些自動控制問題,，若采用可編程序控制器(PLC)來解決自動控制問題已成為最有效的工具之一,，本文敘述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該注意的問題。
　　控制硬件選購目前市場上的PLC產(chǎn)品眾多,。國產(chǎn)品牌有：永宏,、和利時、凱迪恩等,；國外有：日本的 OMRON,、MITSUBISHI、松下,；德國的SIEMENS,，韓國的LG等。近幾年,，PLC產(chǎn)品的價格有較大的下降,，其性價比越來越高，這是眾多技術(shù)人員選用PLC的重要原因,。但各品牌的PLC在性能指標(biāo)上都有著較大的差異,。所以如何選購PLC產(chǎn)品成為了系統(tǒng)設(shè)計和系統(tǒng)功能要求的重要環(huán)節(jié)。
　　1．系統(tǒng)規(guī)模首先應(yīng)確定系統(tǒng)用 PLC單機控制，還是用PLC形成網(wǎng)絡(luò),，由此計算PLC輸入,、輸出點數(shù)，并且在選購PLC時要在實際需要點數(shù)的基礎(chǔ)上留有一定余量(10%),。
　　2．確定負(fù)載類型根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型,，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點動作的頻率等,，從而確定輸出端采用繼電器輸出,，還是晶體管輸出，或晶
閘管輸出,。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式,，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。
　　3．存儲容量與速度盡管國外各廠家的PLC產(chǎn)品大體相同,，但也有一定的區(qū)別,。目前還未發(fā)現(xiàn)各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個公司的開發(fā)軟件都不相同,，而用戶程序的存儲容量和指令的執(zhí)行速度是兩個重要指標(biāo),。一般存儲容量越大、速度越快的PLC價格就越高,，但應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用PLC產(chǎn)品,。
　　4．編程器的選購 PLC編程可采用三種方式：
　　一是用一般的手持編程器編程，它只能用商家規(guī)定語句表中的語句編程,。這種方式效率低,，但對于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)品比較適宜,，并且體積小,，易于現(xiàn)場調(diào)試，造價也較低,。
　　二是用圖形編程器編程,，該編程器采用梯形圖編程，方便直觀,，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如,，但該編程器價格較高。
　　三是用個人計算機加PLC軟件包編程,，這種方式是效率最高的一種方式,。基于電腦筆記本的普及和PLC軟件編程的方便性,，并且易于現(xiàn)場調(diào)試,。這種方式是用戶最喜歡用的一種方式,。
　　因此，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的大小與難易,，開發(fā)周期的長短以及資金的情況合理選購PLC產(chǎn)品,。
　　5．盡量選用大公司的產(chǎn)品其質(zhì)量有保障，且技術(shù)支持好,，一般售后服務(wù)也較好,，還有利于你的產(chǎn)品擴展與軟件升級,。
　　輸入回路的設(shè)計
　　1．電源回路 PLC供電電源一般為 AC85—240V(也有DC24V),，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾,，應(yīng)加裝電源凈化元件(如電源濾波器,、1：1隔離變壓器等)。
　　2．PLC上DC24V電源的使用,，各公司 PLC產(chǎn)品上一般都有DC24V電源,，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安,，用其帶負(fù)載時要注意容量,，同時作好防短路措施(因為該電源的過載或短路都將影響PLC的運行)。
　　3. 外部DC24V電源 若輸入回路有 DC24V供電的接近開關(guān),、光電開關(guān)等,，而PLC上DC24V電源容量不夠時，要從外部提供DC24V電源,；但該電源的“—”端不要與 PLC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相連,，否則會影響PLC的運行。
　　4．輸入的靈敏度各廠家對PLC的輸人端電壓和電流都有規(guī)定,，如日本三菱公司FX系列PLC的輸入值為：DC24V,、7mA，啟動電流為4．5mA,，關(guān)斷電流小于1．5mA,，因此，當(dāng)輸入回路串有二極管或電阻(不能完全啟動),，或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時(不能完全切斷),，就會有誤動作，靈敏度下降,，對此應(yīng)采取措施,。另一方面，當(dāng)輸入器件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流時,，也會引起誤動作,，應(yīng)采用弱電流的輸入器件，并且選用輸人為共漏型輸入的 PLC，輸入元件的公共點電位相對為負(fù),，電流是流出 PLC的輸入端,。
　　輸出回路的設(shè)計
　　1．各種輸出方式之間的比較
　　(1)繼電器輸出：優(yōu)點是不同公共點之間可帶不同的交、直流負(fù)載,，且電壓也可不同,，帶負(fù)載電流可達(dá)2A／點；但繼電器輸出方式不適用于高頻動作的負(fù)載,，這是由繼電器的壽命決定的,。其壽命隨帶負(fù)載電流的增加而減少，一般在幾十萬次至幾百萬次之間,，有的公司產(chǎn)品可達(dá)1000萬次以上,，響應(yīng)時間為10ms
　　(2)晶閘管輸出：帶負(fù)載能力為0．2A／點，只能帶交流負(fù)載,，可適應(yīng)高頻動作,，響應(yīng)時間為1ms.
　　(3)晶體管輸出：最大優(yōu)點是適應(yīng)于高頻動作，響應(yīng)時間短,，一般為0．2ms左右,，但它只能帶 DC 5—30V的負(fù)載，最大輸出負(fù)載電流為0．5A／點,，但每4點不得大于0．8A,。
　　當(dāng)你的系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下時，應(yīng)首選繼電器輸出,，因其電路設(shè)計簡單,，抗干擾和帶負(fù)載能力強。當(dāng)頻率為10次／min以下時,，既可采用繼電器輸出方式,；也可采用PC輸出驅(qū)動達(dá)林頓三極管(5 —10A)，再驅(qū)動負(fù)載(見圖2),，可大大減小
　　2．抗干擾與外部互鎖當(dāng) PLC輸出帶感性負(fù)載,，負(fù)載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此,，對直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管,，對交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護PLC,。
　　當(dāng)兩個物理量的輸出在PLC內(nèi)部已進行軟件互鎖后,，在PLC的外部也應(yīng)進行互鎖，以加強系統(tǒng)的可靠性,。
　　3．“COM“點的選擇不同的 PLC產(chǎn)品,，其“COM”點的數(shù)量是不一樣的,，有的一個“COM”點帶8個輸出點，有的帶4個輸出點,，也有帶2個或1個輸出點的,。當(dāng)負(fù)載的種類多，且電流大時,，采用一個“COM”點帶1—2個輸出點的 PLC產(chǎn)品,；當(dāng)負(fù)載數(shù)量多而種類少時，采用一個“COM”點帶4—8個輸出點的PLC產(chǎn)品,，這樣會對電路設(shè)計帶來很多方便,。每個“COM”點處加一熔絲，1—2個輸出時加2A的熔絲,，4—8點輸出的加5—10A的熔絲,，因 PLC內(nèi)部一般沒有熔絲,。
　　4．PLC外部驅(qū)動電路對于 PLC輸出不能直接帶動負(fù)載的情況下,，必須在外部采用驅(qū)動電路：可以用三極管驅(qū)，也可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅(qū)動,，同時應(yīng)采用保護電路和浪涌吸收電路,，且每路有顯示二極
管(LED)指示。印制板應(yīng)做成插拔式,，易于維修,。
　　PLC的輸入輸出布線也有一定的要求，請看各公司的使用說明書,。
　　擴展模塊的選用
　　對于小的系統(tǒng),，如80點以內(nèi)的系統(tǒng)．一般不需要擴展；當(dāng)系統(tǒng)較大時,，就要擴展,。不同公司的產(chǎn)品，對系統(tǒng)總點數(shù)及擴展模塊的數(shù)量都有限制,，當(dāng)擴展仍不能滿足要求時,，可采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時,，有些廠家產(chǎn)品的個別指令不支持?jǐn)U展模塊,，因此，在進行軟件編制時要注意,。當(dāng)采用溫度等模擬模塊時,，各廠家也有一些規(guī)定，請看相關(guān)的技術(shù)手冊,。
　　各公司的擴展模塊種類很多,，如單輸入模塊,、單輸出模塊、輸入輸出模塊,、溫度模塊,、高速輸入模塊等。 PLC的這種模塊化設(shè)計為用戶的產(chǎn)品開發(fā)提供了方便,。
　　PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
　　當(dāng)用PLC進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時,，其難度比PLC單機控制大得多。首先你應(yīng)選用自己較熟悉的機型,，對其基本指令和功能指令有較深入的了解,，并且指令的執(zhí)行速度和用戶程序存儲容量也應(yīng)仔細(xì)了解。否則,，不能適應(yīng)你的實時要求,，造成系統(tǒng)崩潰。另外,，對通信接口,、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳送速度等也要考慮,。
　　最后,，還要向 PLC的商家尋求網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和軟件技術(shù)支持及詳細(xì)的技術(shù)資料，至于選用幾層工作站,，依你的控制要求與系統(tǒng)大小而定,。
　　軟件編制
　　在編制軟件前，應(yīng)首先熟悉所選用的 PLC產(chǎn)品的軟件手冊及編程指令手冊,，待熟練后再編程,。若用圖形編程器與軟件包編程，則可直接編程,，若用手持編程器編程,，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程,，這樣可少出錯,，速度也快。若用個人計算機與軟件編程,，編程結(jié)束后先仿真程序,，待各個動作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試,。