PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

黃一鈁

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(jī)的起停，電磁閥的開閉,，產(chǎn)品的計(jì)數(shù),，溫度、壓力,、流量的設(shè)定與控制等,，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的這些自動(dòng)控制問題，若采用可編程序控制器（PLC）來解決自動(dòng)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(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問題,。
　　
　　硬件選購(gòu)目前市場(chǎng)上的PLC產(chǎn)品眾多，除國(guó)產(chǎn)品牌外,，國(guó)外有：日本的 OMRON,、MITSUBISHI、FUJJ,、anasonic,德國(guó)的SIEMENS，韓國(guó)的LG等,。近幾年,，PLC產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性價(jià)比越來越高,，這是眾多技術(shù)人員選用PLC的重要原因,。那么，如何選購(gòu)PLC產(chǎn)品呢?
　　
　　1,、系統(tǒng)規(guī)模首先應(yīng)確定系統(tǒng)用PLC單機(jī)控制,，還是用PLC形成網(wǎng)絡(luò)，由此計(jì)算PLC輸入,、輸出點(diǎn),。數(shù)，并且在選購(gòu)PLC時(shí)要在實(shí)際需要點(diǎn)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(diǎn)動(dòng)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，或品閘管輸出,。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式,，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。
　　
　　3,、存儲(chǔ)容量與速度盡管國(guó)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(gè)公司的開發(fā)軟件都不相同,，而用戶程序的存儲(chǔ)容量和指令的執(zhí)行速度是兩個(gè)重要指標(biāo)。一般存儲(chǔ)容量越大,、速度越快的PLC價(jià)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(gòu)PLC編程可采用三種方式：
　　
　　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(duì)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(chǎng)調(diào)試,，造價(jià)也較低。
　　
　　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(jià)格較高,。
　　
　　是用IBM個(gè)人計(jì)算機(jī)加PLC軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式,，但大部分公司的PLC開發(fā)軟件包價(jià)格昂貴,，并且該方式不易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。
　　
　　因此,，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的大小與難易,，開發(fā)周期的長(zhǎng)短以及資金的情況合理選購(gòu)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(kuò)展與軟件升級(jí),。
　　
　　一,、輸入回路的設(shè)計(jì)
　　
　　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(shí)要注意容量,，同時(shí)作好防短路措施（因?yàn)樵撾娫吹倪^載或短路都將影響PLC的運(yùn)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(shí)，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(huì)影響PLC的運(yùn)行。
　　
　　4,、輸入的靈敏度各廠家對(duì)PLC的輸人端電壓和電流都有規(guī)定,，如日本三菱公司F7n系列PLC的輸入值為：DC24V、7mA,，啟動(dòng)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(dòng)），或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時(shí)（不能完全切斷）,，就會(huì)有誤動(dòng)作,，靈敏度下降，對(duì)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(shí)，也會(huì)引起誤動(dòng)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，Bp輸入元件的公共點(diǎn)電位相對(duì)為負(fù),，電流是流出 PLC的輸入端,。
　　
　　二,、輸出回路的設(shè)計(jì)
　　
　　1、各種輸出方式之間的比較

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　�,。�1）繼電器輸出：
　　
　　優(yōu)點(diǎn)是不同公共點(diǎn)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)ffice:smarttags" />2A／點(diǎn),；但繼電器輸出方式不適用于高頻動(dòng)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Jl百萬次之間，有的公司產(chǎn)品可達(dá)1000萬次以上,，響應(yīng)時(shí)間為10ms,。
　　
　　（2）晶閘管輸出：
　　
　　帶負(fù)載能力為0.2A/點(diǎn),，只能帶交流負(fù)載,，可適應(yīng)高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間為1ms,。
　　
　�,。�3）晶體管輸出：
　　
　　最大優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)于高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)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(diǎn),，但每4點(diǎn)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(shí)，應(yīng)首選繼電器輸出,，因其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。當(dāng)頻率為10次／min以下時(shí),，既可采用繼電器輸出方式,；也可采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓三極管（5—10A），再驅(qū)動(dòng)負(fù)載,，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(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊,，為此，對(duì)直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管,，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路,，可有效保護(hù)PLC,。當(dāng)兩個(gè)物理量的輸出在PLC內(nèi)部已進(jìn)行軟件互鎖后，在PLC的外部也應(yīng)進(jìn)行互鎖,，以加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性,。
　　
　　3、“GOM“點(diǎn)的選擇不同的 PLC產(chǎn)品,，其“COM”點(diǎn)的數(shù)量是不一樣的,，有的一個(gè)“COM”點(diǎn)帶8個(gè)輸出點(diǎn)，有的帶4個(gè)輸出點(diǎn),，也有帶2個(gè)或1個(gè)輸出點(diǎn)的,。當(dāng)負(fù)載的種類多，且電流大時(shí),，采用一個(gè)“COM”點(diǎn)帶1—2個(gè)輸出點(diǎn)的 PLC產(chǎn)品,；當(dāng)負(fù)載數(shù)量多而種類少時(shí)，采用一個(gè)“COM”點(diǎn)帶4—8個(gè)輸出點(diǎn)的PLC產(chǎn)品,。這樣會(huì)對(duì)電路設(shè)計(jì)帶來很多方便,，每個(gè)“COM”點(diǎn)處加一熔絲，1—2個(gè)輸出時(shí)加2A的熔絲,，4—8點(diǎn)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(dòng)電路對(duì)于 PLC輸出不能直接帶動(dòng)負(fù)載的情況下,，必須在外部采用驅(qū)動(dòng)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(dòng),，同時(shí)應(yīng)采用保護(hù)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(qǐng)看各公司的使用說明書,。
　　
　　三,、擴(kuò)展模塊的選用
　　
　　對(duì)于小的系統(tǒng)，如80點(diǎn)以內(nèi)的系統(tǒng)．一般不需要擴(kuò)展,；當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí),，就要擴(kuò)展,。不同公司的產(chǎn)品,，對(duì)系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)及擴(kuò)展模塊的數(shù)量都有限制，當(dāng)擴(kuò)展仍不能滿足要求時(shí),，可采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),；同時(shí),，有些廠家產(chǎn)品的個(gè)別指令不支持?jǐn)U展模塊，因此,，在進(jìn)行軟件編制時(shí)要注意,。當(dāng)采用溫度等模擬模塊時(shí)，各廠家也有一些規(guī)定,，請(qǐng)看相關(guān)的技術(shù)手冊(cè),。
　　
　　各公司的擴(kuò)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(jì)為用戶的產(chǎn)品開發(fā)提供了方便。
　　
　　四,、PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
　　
　　當(dāng)用PLC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí),，其難度比PLC單機(jī)控制大得多。首先你應(yīng)選用自己較熟悉的機(jī)型,，對(duì)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(chǔ)容量也應(yīng)仔細(xì)了解。否則,，不能適應(yīng)你的實(shí)時(shí)要求,，造成系統(tǒng)崩潰。另外,，對(duì)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(jì)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,，依你的系統(tǒng)大小而定,。
　　
　　五、軟件編制
　　
　　在編制軟件前,，應(yīng)首先熟悉所選用的 PLC產(chǎn)品的軟件說明書,，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程,，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(cuò),，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序,，待各個(gè)動(dòng)作正常后,，再在設(shè)備上調(diào)試。