可编程控制器控制系统设计途径

赵建伟

(陕西国防工业职业技术学院机电系，陕西 西安 710000)

可编程控制器控制系统设计途径

赵建伟

(陕西国防工业职业技术学院机电系，陕西 西安 710000)

摘要：本文概括总结了PLC控制系统设计的几种途径，指出了PLC控制系统设计的内容，并概述了PLC控制系统的设计方法。

关键词：PLC;控制;设计

1可编程控制器控制系统设计途径

设计一个PLC控制系统有多种途径：可以在原有的继电器-接触器控制系统基础上加以改造，形成PLC的控制系统，就是所谓的经验设计法。顺序控制设计法则是一种典型的PLC顺序控制程序设计方法，它以顺序功能图来描述控制系统的控制过程，是一种先进的设计方法。另外，逻辑设计法也是一种针对数字量控制系统的常用设计方法。在PLC控制系统的设计中，应该最大限度的满足生产机械或生产流程对电气控制的要求，在满足控制要求的前提下，力求PLC控制系统简单、经济、安全、可靠、操作和维修方便，而且应使用系统能尽量降低使用者长期运行的成本。

1.1PLC控制系统设计的基本步骤

1.1.1拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形势来确定，它是整个设计的依据。

1.1.2选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。

1.1.3选定PLC型号

1.1.4编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图。

1.1.5根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言进行设计。

1.1.6了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系。

1.1.7设计操作台、电气柜及非标准电器元部件。

1.1.8编写设计说明书和使用说明书。

1.2PLC控制系统设计的内容

PLC的控制系统设计是指根据控制系统硬件结构和工艺要求，使用相应的编程语言，对用户控制程序的编制和相应文件的形成过程。

在系统硬件设计基础上，根据生产工艺的要求，分析各输入/输出与各种操作之间的逻辑关系，确定检测量和控制方法。并设计出系统中设备的操作内容和操作顺序。对于比较复杂的系统，可按物理位置或控制功能将系统分区控制。比较复杂的系统一般还需要画出系统控制流程图，用以清楚表明动作顺序和条件，简单系统一般不用。

熟悉编写语言和编写软件是进行程序设计的前提。这一步骤的主要任务是根据有关于手册了解后所使用的编程软件及其操作系统，选择一种或几种合适的编写语言程序语言形式，并熟悉其指令系统和参数分类，尤其注意那些在编程中可能要用到的指令和功能。

熟悉编程语言最好的办法就是上机操作，并编制一些试验程序，在模拟平台上进行试运行，以便详细的了解指令的功能和用途，为后面的程序设计打下良好的基础。

定义参数表：数表的定义包括对输入/输出、中间标志、定时器、计数器和数据区的定义。参数表的定义格式和内容根据系统和个人爱好的情况有所不同，但所包含的内容基本是相同的。程序编制开始以前必须首先定义输入/输出信号表。主要依据PLC输入/输出电气原理图。每一种PLC的输入点编写和输出点编写号都有自己明确的规定，在确定了PLC型号和配置后，要对输入/输出编号(地址)，并编制成表。

如果有操作系统支持，尽量使用编程语言高级形式，如梯形图语言。在编写过程中，根据实际需要，对中间标志信号表和存储单元表进行逐个定义，要注意留出足够的公共暂存区，以节省内存使用。由于许多小型PLC使用的是简易编程器，只能输入指令代码。梯形图设计好后，还需要将梯形图按指令语句编出代码程序，列出程序清单。在熟悉所选的PLC指令系统后，可以很容易地根据梯形图写出语句表程序。

系统的测试：测试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输入信号的变化对系统的作用，必要时可以借助仪器仪表。各功能单元测试完成后，再连通全部程序，测试各部分的接口情况，直到满意为止。系统的测试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果是在现场进行测试，那就要将PLC与现场信号隔离，以免引起事故。上面的内容中每个方面都是系统设计中不可缺少的环节，要设计一个好的系统程序，必须要做好每一个环节的工作。

2PLC控制程序的设计方法

在了解控制程序的设计方法，就要实际编写PLC程序了。编写PLC程序和编写其他计算机程序一样，都需要经历以下的过程。

2.1对系统任务的分块。分块的目的就是把一个复杂的工程，分解成多个比较简单的小任务。这样就把一个复杂的问题化为多个简单的小问题，以便于编制程序。

2.2编制控制系统的逻辑关系图。从逻辑关系图上，可以反映出某一个逻辑关系的结果是什么，这一结果又应该导出哪些动作。这个逻辑关系可以是以各个控制活动顺序为基准，也可能是整个活动的时间节拍为基准。逻辑关系图反映了控制过程中控制作用与被控对象的活动，也反映了输入与输出的关系。

2.3编制PLC程序并进行调试。在制PLC程序，除了要注意程序要正确、可靠外，还要考虑程序要简捷、省时、便于阅读、便于修改等。编好一个程序块要进行模拟实验，这样便于查找问题，便于及时修改，最好不要整个程序完成后再找问。

2.4制作控制台与控制柜。在编完程序之后，就可以制作控制台和控制柜了。在时间紧张的时候，这项工作也可以和编制程序并进行。在制作控制台和控制柜的时候要注意选择开关、按钮、继电器等器件的质量，规格必须满足要求。设备的安装必须注意安全、可靠。比如说屏蔽问题、接地问题等问题必须妥善处理。

2.5现场调试。现场调试是整个控制系统完成的重要环节。任何程序的设计很难说不经过现场调试就能使用。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序不能满足系统要求之处；只有通过现场调试才能发现控制电路和控制程序矛盾之处；只有进行现场调试才能最后实地测试和最后调整控制电路和控制程序，以适合控制系统的要求。

2.6编写技术文件并进行运行。进过现场调试以后，控制电路和控制程序基本被确定了，整个系统的硬件和软件基本没有问题了。这时就要全面整流技术文件，包括整理电路图、PLC程序、使用说明及帮助文件。到此工作基本结束。

作者简介：赵建伟，男，高级工程师，四川威远人，主要从事为机电一体化技术方面的教学与研究工作。

中图分类号:TN710

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)12-0046-01