PLC系统的设计与调试分析

赵建伟

(陕西国防工业职业技术学院机电系，陕西 西安 710000)



PLC系统的设计与调试分析

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：本文介绍了PLC的概念及应用，PLC系统的设计及调试方法，PLC的应用技巧及使用方法。

关键词：PLC;系统;设计;调试

1PLC的基本知识

可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源、中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路。

1.1PLC的特点

PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

1.2PLC的应用

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床、磨床、印刷机械、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统。

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

2PLC系统设计及开发步骤

2.1分析被控对象并提出控制要求

详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统要求，确定控制方案，然后拟定设计任务书。

2.2确定输入/输出设备

根据系统的控制要求，确定系统所需要的全部输入设备(如：按钮、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备(如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等)，从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。

2.3分配I/O点并设计PLC外围硬件线路

2.3.1 分配I/O点

画出PLC的I/O点数与输入/输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在第2步中进行。

2.3.2设计PLC外围硬件线路

画出系统其它其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。

由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。

2.3.3程序设计

根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为上线，逐一编写实现各控制功能或各任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：

(1)初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生错误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。

(2)检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。

(3)保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。

2.3.4程序模拟调试

程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要上网环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。

(1)硬件模拟法是使用一些硬件设备(如用另一台PLC或一些输入器件等)模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。

(2)软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证，模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。

2.3.5硬件实施

硬件实施方面主要是进行控制柜等硬件的设施及现场施工，主要内容有：

(1)设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。

(2)设计系统各部分之间的电气互连图。

由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。

2.3.6联机调试

联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序做调整。

全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改。

中图分类号:TM505

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)08-0016-01

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。