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1、PLC控制系统设计方法分析DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.17.187 1 前言 伴随着工业现代化发展，在工业发展中使用单一的仪表或者继电器已经不能满足工业现代化的需要，而PLC的功能比较齐全，操作、维修及养护都相对简单，在我国的工业生产中占有重要的位置，成为生产自动化的重要工具。PLC被广泛应用到控制系统中，顺应了现代化生产的需要。 2 PLC控制系统设计的主要内容 （1）系统流程图。在进行PLC控制系统设计时，首先要根据系统的需求来完成相应的控制任务，围绕被控制对象的工作特点、工艺过程以及控制系统的控制过程、功能与规律等方面进行分析，归纳出流程图及工作循环图。
2、明确控制及设计的要求，合理划分控制的每一个阶段及其特点。（2）确定PLC的型号及I/O点数。PLC作为控制系统的核心部件，在选型的时候要注意所选公司和外设及PLC容量的大小，正确选择 PLC是保证整个控制系统的技术及经济性能指标的重点。确定 PLCI/O点数即选择用户输入设备、输出设备以及由输出设备驱动的控制对象。（3）绘制电气原理图。合理的PLC变量规划、绘制电气原理图是PLC控制系统设计的重要步骤，变量规划是指将PLC的输入/输出端口（I/O）分配给实际的电子元器件，并赋予一定的可编程逻辑控制器（PLC）地址，该元器件的输入与输出路数跟实际的电路是相互对应的。同时，应在绘制的电气原理图里加
3、上PLC的输入/输出端口连接图。（4）进行程序设计。根据设计要求来编写软件的规格说明书，接着用相应的编程语言来进行程序设计。 3 PLC控制系统设计的步骤 3.1 根据生产的工艺过程分析控制要求 在进行PLC控制系统的设计之前要先对生产流程进行分析，明确被控制的对象。首先根据技术指标及被控对象的工作性质来确定对PLC控制系统的控制要求，主要包括时间控制、速度控制、行程控制等基本方式1。要准确做好硬件和硬件的分工任务，利用软件或硬件来实现控制系统的部分功能，在选择使用软件或硬件时，应注重考虑技术方案与经济性等关键因素作为依据。 3.2 确定用户的输入与输出设备 要根据设计控制的相关要求确定好用户
4、的输入设备、输出设备，并由输出设备的控制对象来确定PLC的I/O点数，在选购PLC时需要在实际需要点数的基础上预留10%的余量。输入设备一般包括传感器、限位开关、操作开关及按钮等，用户输出设备主要有继电器、接触器、信号灯等相关执行元件，其主要控制对象为电磁阀与电动机。 3.3 软件程序编制 （1）硬件设计。正确地选择PLC的型号能有效地保证控制系统的可靠性、技术性、经济性等，选择并确定PLC容量的大小及开关量数输入及输出的点数以及输出功率和输出方式。建立PLC的输入/输出端口（I/O）地址分配表，绘制出I/O设备和PLC的连接线路图是关键的设计步骤。在绘制连接线路图时，要考虑相应的安全措施，例
5、如进行短路保护、过电保护、互锁和联锁保护等，以确保工作的安全性。电气系统的设计主要是绘制电气原理图，如电器布置图、操作面板图、电气安装图等，有时还涉及控制台的设计。（2）软件设计。在画PLC控制系统的流程图时，必须以生产工艺流程与实际控制需求为基础，使流程图能够表明被控对象的动作顺序。工作人员通过PLC的I/O地址分配表把控制系统的流程图或状态转移图转变为所需的梯形图，再将PLC程序利用适合的编程工具转到相应的存储器中。一般情况下，可以选择在Windows运行环境中的PLC编程软件对梯形图进行输入和编辑，并转化成PLC软件的内部指令，再逐步对梯形图进行监控、调试及修改。 3.4 生产现场的联机
6、调试与离线模拟调试 在进行现场的联机调试过程中，可以通过模拟有关调试程序进行更深层次的调试，即从PLC连接输入设备，然后连接输出设备进行调试。现场联机调试可应用跟踪、监控及单步的方式来进行调试，以便及时发现配线错误。而离线模拟调试是指PLC系统在编程软件的环境下，可以对程序的运行进行监控和调试，通过使用开关或者按钮的的输入模拟开关量的输入来进行反复调试2。 4 PLC 软件系统的设计方法 4.1 图解法编程 （1）梯形图设计法。梯形图设计法是利用梯形图语言对PLC程序进行编制，因其设计图形跟继电器的控制电路十分接近，故可模仿继电器控制系统的编程，这是一种较为简便的编程方法。（2）时序流程图设计
7、法。在使用时序流程图设计法时，要先绘制出某个时间点应进行某项控制工序的时序图，也就是控制系统的控制时序图，再根据相应的时序关系画出与之相对的程序图，最后将程序图转化为PLC程序。时序流程图适用于一些以时间为基准的的编程控制系统。（3）逻辑流程图设计法。逻辑流程图设计法是指利用逻辑框图来代表PLC程序的过程，能够反映出输入和输出间的逻辑关系。逻辑流程图法编制的PLC 控制程序具有很强的逻辑性，思路很清晰，输入与输出之间的关系和联锁很明确，有利于分析控制程序，从而找出故障点，便于程序的调试及维修。 4.2 计算机的辅助编程 计算机的辅助编程设计主要是利用PLC 编程软件进行在线编程或离线编程、在线
8、调试或离线模拟、程序设计等，在计算机中使用编程软件可以便捷的进行程序存取、加密与形成 EXE 运行文件，还可以进行在线编程或离线编程、在线调试和离线模拟。 4.3 经验法编程 经验法编程是根据自身的实践并综合他人的有效经验进行编程设计，在进行设计前，选择的程序必须与自己的工艺要求相近，然后结合自己的具体情况来对所选择的程序进行修改。 5 结语 PLC是一种以自动化控制技术、通信技术及计算机技术为基础发展的新型工业控制装置，在社会各领域的生产中得到了广泛应用。就目前社会生产力的发展来看，PLC会有更大的发展空间，产品的品种会越来越丰富，通过这些高科技的设备来实现生产的自动化与现代化，对工业的快速发展起着重大的促进作用。