可編程控制器PLC控制系統程序設計探討
可編程控制器(Programmable logical controller，PLC)控制技術已廣泛應用于冶金、礦業、機械、輕工等領域，為工業自動化提供了有力的工具，加速了機電一體化的進程。PLC控制系統可進行模擬量控制、位置控制等。PLC最大特點就是以計算機軟件技術構成傳統的繼電器模型，形成一套獨特風格的以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言，即PLC控制系統是以程序形式實現其控制功能。因此，PLC編程技術在PLC控制系統中具有非常重要的地位。
PLC控制系統一般設計原則。 為了滿足被控對象的工藝要求，從而提高生產效率和產品質量，PLC控制系統設計時應遵循以下基本原則: 1)最大可能地滿足被控制對象的控制要求。設計PLC控制系統的首要前提就是要充分發揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求。 2)保證PLC控制系統能夠長期安全、可靠、穩定運行。在系統設計、元器件選擇、軟件編程等方面全面考慮，力求控制系統安全可靠。 3)要滿足設計的控制系統既簡單、經濟又方便使用和維。 4)適應發展的需要。在滿足上述原則的基礎上應該充分考慮到以后生產的發展及工藝改進的需要，在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數和內存容量時應適當留有裕量。
PLC控制系統設計的基本內容。 PLC控制系統設計涉及的內容很多，但首先應具有以下基本內容: 1)根據設計原則確定控制系統的設計技術條件。 2)正確選擇用戶的輸入設備(按鈕、操作開關、限位開關和傳感器等)和輸出設備(包括繼電器、接觸器、信號燈等執行元件)以及輸出設備驅動的控制對象(電動機、電磁閥等)。 3)正確選擇PLC。PLC控制系統的核心部件就是CPU，它對于整個控制系統的技術經濟性能指標的保證起著至關重要的作用。它的選擇也決定了跟隨的其他模塊的選擇。 4)編制好I/O分配表和接線圖，即合理的分配I/O點，設計好PLC的I/O端口接線圖。在分配I/O點編號時，盡可能將同一類的信號集中配置，地址號按順序連續編排。 5)軟件設計時按要求編寫軟件設計說明書，選擇合適的編程語言(常用梯形圖)進行程序設計，編程時，首先要合理劃分模塊;其次是合理利用指令，嚴格注意信息名稱的定義。 6)硬件設計和軟件設計可分開同時進行，硬件配備工作，如外圍電路，包括主電路的設計、強電設備的安裝布線、控制臺(柜)的設計和現場安裝等。 7)做好單機調試計劃與聯動調試計劃，只有單機調試完成無錯的條件下才能進行聯動調試的工作。 8)認真編寫設計說明書和使用說明書。
PLC機型選擇 隨著PLC在工業控制中的推廣普及，PLC產品的種類越來越多，其結構型號、性能、容量、指令系統、編程方法等各不相同，適用場合也各有側重。因此，合理選擇PLC，對于提高PLC在控制系統中的應用有著重要的作用。 PLC機型選擇的基本原則是:在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比最優的機型。具體應注意以下幾個方面: 1)選用規模適當的PLC輸入、輸出點數是衡量PLC規模大小的重要指標。因此，在選用PLC時，首先要確保有足夠的I/O點數，并留10%～15%的備用量。另外，如果只是為了實現單機自動化或機電一體化產品，可選用小型PLC;若控制系統較大，需要I/O點數較多，被控制設備較分散，則可選用大、中型PLC。 2)PLC的容量要滿足用戶要求。對PLC用戶程序存儲容量的估算，可用下面推薦的經驗公式:存儲器總字數=(開關量I/O點數×10)+(模擬量點數×150)。按經驗公式所算得的存儲器總字數要再考慮25%的余量。 3)功能相當，結構合理。若被控制對象是開關量和模擬量并存，要求PLC完成A/D、D/A轉換，算術運算和其他一些特殊處理，則要選擇有相應功能的PLC。此外，還要考慮PLC結構。整體式結構簡單、體積小，每一個I/O點的平均價格也比模塊式的便宜。 4)選擇哪一種功能的輸入/輸出模塊和哪一種輸出形式，取決于控制系統中輸入/輸出信號的種類、參數要求和技術要求。輸出模塊按方式不同又有繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出3種。對開關頻繁、低功率因數的感性負載，可使用晶閘管輸出(交流輸出)或晶體管輸出(直流輸出)，但這種模塊過載能力稍差，價格也較高。繼電器輸出模塊承受過電壓和過電流的能力較強，價格較便宜;缺點是響應速度較慢，在輸出變化不是很快、很頻繁時，可優先考慮使用。此外，還應當考慮輸入/輸出模塊的負載能力。 5)選用PLC機型要統一，即在同一個企業，PLC使用的機型要盡量統一(PLC生產廠家的統一，同一廠家同一型號的統一)，以便于編程的應用軟件是一樣的，也便于維護和管理。
結語。 PLC是以自動控制技術、微計算機技術和通信技術為基礎發展起來的新一代工業控制裝置，隨著微處理器技術的發展，PLC得到迅速的發展，也在社會各領域的生產中得到了越來越多的應用。目前，PLC已廣泛用于開關量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制、過程控制、數據處理、互聯網等領域。展望未來，PLC無論是在技術、產品規模、產品結構配套性方面，還是從市場及網絡的發展情況來看，都將會有更大的發展，在中國也將會有更廣闊的應用天地。
摘自數字化企業網 作者：劉遠博 薛麗賢 鄭毅
