【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 地方，就有 PLC存在的機(jī)會(huì)。如果你就在機(jī)器制 造、包裝、物料輸送、自動(dòng)裝配等行業(yè)中工作，那么你可能已經(jīng)在使用它了。 如果沒有的話，你就是正在浪費(fèi)金錢和時(shí)間。幾乎所有需要電氣控制的地方都需要 PLC。 可編程控制器得以迅速發(fā)展和廣泛使用的原因是由于它具有繼電器接觸器控制裝置和通用計(jì)算機(jī)以及其他控制系統(tǒng)所不具有的特點(diǎn)： (1) 運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) (2) 設(shè)計(jì)使用和維護(hù)方便 (3) 編程御苑直觀易學(xué) (4) 與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合 (5) 體積小、質(zhì)量輕、能耗低 2 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 PLC 的內(nèi)部控制結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī) 、微機(jī)相似，但其接口電路不同 ,編程語(yǔ)言也不一致。因此 PLC 控制系統(tǒng)與微機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)過程不完全相同，需要根據(jù) PLC 本身的特點(diǎn)、性能進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 為實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以及生產(chǎn)效率和產(chǎn)品產(chǎn)量的進(jìn)一步提高最大限度地發(fā)揮 PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。 流程圖功能說明 （ 1） 根據(jù)生產(chǎn)的工藝分析控制要求：如需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序、動(dòng)作條件及必須的保護(hù)和聯(lián)鎖）、操作方式（手動(dòng)、自動(dòng)；連續(xù)、單周期及單步等）； （ 2）根據(jù)控制要求確定所需要的用戶輸入、輸出設(shè)備、據(jù)此確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)； （ 3）選擇 PLC； （ 4）分配 PLC 的 I/O接口，設(shè)計(jì) I/O 電氣接口接圖； （ 5）進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)（柜）的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。在設(shè)計(jì)傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)時(shí)，必須在控制線路（接線程序）設(shè)計(jì)完成后，才能進(jìn)行控制臺(tái)（柜）設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。采用 PLC 控制，可以使整個(gè)工程的周期縮短。 PLC 程序設(shè)計(jì)的步驟 （ 1）繪制系統(tǒng)流程圖； （ 2）設(shè)計(jì)梯形圖； （ 3）根據(jù)梯形圖編制程序清單； （ 4）用編程其將程序鍵入到 PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器中，并檢驗(yàn)后鍵入的程序是否正確； （ 5）調(diào)試和修改程序，直到滿足要求為止； （ 6）控 制臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)施工完成后進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試； （ 7）編制技術(shù)文件。 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 圖 系統(tǒng)流程圖 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （ 1）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式來確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)； （ 2）選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)； （ 3）選定 PLC 的型號(hào)； （ 4）編制 PLC 的輸入 /輸出分配表或繪制輸入 /輸出端子接線圖； （ 5）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用圖形） 進(jìn)行程序設(shè)計(jì)； （ 6）了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系； （ 7）設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件； （ 8）編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書 。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟 ： （ 1）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求 ① 被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。 ② 控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。 （ 2）確定 I/O 設(shè)備 根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。 （ 3）選擇合適的 PLC類型 根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)型、容量的選擇 、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 （ 4）分配 I/O 點(diǎn) 分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入 /輸出分配表或者畫出輸入 /輸出端子的接線 圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工 。 （ 5）設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序 根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 （ 6）將程序輸入 PLC 當(dāng)使用簡(jiǎn)易編程器將程序輸入 PLC 時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。 （ 7）進(jìn) 行軟件測(cè)試 程序輸入 PLC 后，應(yīng)先進(jìn)行測(cè)試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過程中，難免會(huì)有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。 （ 8）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試 在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。 （ 9） 編制技術(shù)文件 系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖。 （ 10） 分配輸入 /輸出點(diǎn) 一般輸入點(diǎn)和輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)和輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。 分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)。在個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號(hào)用一個(gè)輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個(gè)觸點(diǎn)先串聯(lián)或并聯(lián)），然后再接到輸入點(diǎn)。 （ 11） 確定 I/O 通道范圍 不同型號(hào)的 PLC，其輸入 /輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 PLC 型號(hào)，查閱相應(yīng)的編程手冊(cè)，決不可 “ 張冠李戴 ” 。必須參閱有關(guān)操作手冊(cè)。 （ 12）內(nèi) 部輔助繼電器 內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出 ， 不能直接連接外部器件 ， 而是在控制其他繼電器、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處理用 。 從功能上講 ， 內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。未分配模塊的輸入 /輸出繼電器區(qū)以及未使用 1：1 鏈接時(shí)的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計(jì)說明書中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。參閱有關(guān)操作手冊(cè)。 （ 13） 分配定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 PLC 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù) 器數(shù)量分別見有關(guān)操作手冊(cè)。 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及步驟 ，PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法 。 在了解了 PLC 程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體地編制程序了。編制 PLC 控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。圖解法編程 ，圖解法是靠畫圖進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)。為此，不少 PLC 生產(chǎn)廠家在自己的 PLC 中增加了步進(jìn)順控指令。在畫完各個(gè)步進(jìn)的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進(jìn)順控指令方便地編寫控制程序。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是通 過 PLC 編程軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、離線或在線編程 、 離線仿真和在線調(diào)試等等。使用編程 軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上離線或在線編程 、 在線調(diào)試 ， 使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成 EXE 運(yùn)行文件。 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖 從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么 ， 這一結(jié)果又導(dǎo)出哪些動(dòng)作。這個(gè)邏輯關(guān)系可以是以各個(gè)控制活動(dòng)順序?yàn)榛鶞?zhǔn)，也可能是以整個(gè)活動(dòng)的時(shí)間節(jié)拍為基準(zhǔn)。邏輯關(guān)系圖反映了控制過程中控制作用與被控對(duì)象的活動(dòng)，也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。 繪制各種電路圖 繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計(jì)的地址和名稱聯(lián)系起 來。這是很關(guān)鍵的一步。在繪制 PLC 的輸入電路時(shí)，不僅要考慮到信號(hào)的連接點(diǎn)是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導(dǎo)到 PLC的輸入端，把高壓引入 PLC 輸入端，會(huì)對(duì) PLC 造成比較大的傷害。在繪制 PLC 的輸出 電路時(shí)，不僅要考慮到輸出信號(hào)的連接點(diǎn)是否與命名一致，還要考慮到 PLC 輸出模塊的帶負(fù)載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個(gè)電路的繪制中，還要考慮設(shè)計(jì)的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用PLC 進(jìn)行控制方便、靈活。但是在電路的設(shè)計(jì)上仍然需要謹(jǐn)慎、全面。因此，在繪制電路圖時(shí)要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開關(guān)，都要一絲不茍。 編制 PLC 程序并進(jìn)行模擬調(diào)試 在繪制完電路圖之后，就可以著手編制 PLC 程序了。當(dāng)然可以用上述方法編程。在編程時(shí)，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡(jiǎn)捷、省時(shí)、便于閱讀、便于修改。編好一個(gè)程序塊要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，這樣便于查找問題，便于及時(shí)修改，最好不要整個(gè)程序完成后一起算總帳。 PLC 的選型 PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，正確的選擇 PLC 對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)起著重要的作用。選型的基本原則是：所選的 PLC應(yīng)能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。選型的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面： (1)PLC 結(jié)構(gòu)的選擇 在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式 PLC 比模塊式 PLC 價(jià)格低。 (2)PLC 輸出方式的選擇 不同的負(fù)載對(duì) PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。繼電器輸出型的 PLC 可以帶直流負(fù)載和交流負(fù)載；晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載。 (3)I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇 PLC 的響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間、輸出電路的延遲和掃描周期引起的時(shí)間延遲 。 (4)聯(lián)網(wǎng)通信的選擇 若 PLC控制系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則所選用的 PLC需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，既要求 PLC 應(yīng)具有連接其它 PLC、上位計(jì)算機(jī)及 CRT 等接口的能力。 (5)PLC 電源的選擇 電源是 PLC 干擾引入的主要途徑之一，因此應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)電源以助于提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性。一般可選用畸變較小的穩(wěn)壓器或帶有隔離變壓器的電源，使用直流電源是要選用橋式全波整流電源。 (6)I/O 點(diǎn)數(shù)及 I/O 接口設(shè)備的選擇 PLC 程序存儲(chǔ)器的容量通常以字或步為單位，用戶程序存儲(chǔ)器的容量可以作粗略的估算。一般情況下用戶程序 所需的存儲(chǔ)器容量可按照如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 程序容量 = K總輸入點(diǎn)數(shù) / 總輸出點(diǎn)數(shù) 對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)， K=6；若為普通系統(tǒng)， K=8；若為較復(fù)雜系統(tǒng)， K=10； 若為復(fù)雜系統(tǒng)，則 K=12。在選擇內(nèi)存容量是同樣應(yīng)留有裕量，一般是運(yùn)行程序的 25% 。不應(yīng)單純追求大容量，在大多數(shù)情況下，滿足 I/O 點(diǎn)數(shù)的 PLC，內(nèi)存容量也能滿足。 車床電氣控制系統(tǒng)所需的 I/O 點(diǎn)總數(shù)在 256 以下，屬于小型機(jī)的范圍，控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡(jiǎn)單功能。主要用來實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制。為實(shí)現(xiàn) C650車床上述的電氣控制要求，所以 PLC 可 以選擇西門子公司的 S7200 系列。它的價(jià)格低，體積小，非常適用于單價(jià)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，該機(jī)床的輸入信號(hào)是開關(guān)量信號(hào)，輸出是負(fù)載三相交流電動(dòng)機(jī)接觸器等。 車床電氣控制系統(tǒng)需要