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基于PLC控制系统设计的研究

2017-08-21沙童飞

科技视界 2017年10期
关键词:控制系统设计

沙童飞

【摘 要】伴随着我国科技水平的快速发展,现代工业对控制系统的需求大大提高,由于PLC具有可靠性高、功能性强、通用性好、抗干扰性强、体积小、性价比高等特点,已经逐渐取代传统继电器控制系统,因此普遍应用于现代工业生产中。本文对PLC控制系统设计方法进行研究分析,为现代工业PLC控制系统的设计提供了一定的参考价值。

【关键词】PLC;控制系统;设计

0 前言

可编程逻辑控制器简称PLC,它是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的[1]。由于PLC能可靠稳定的完成极其复杂的控制任务,大大提高工厂企业的生产效率,减少生产成本,因此对PLC控制系统的设计成为热点研究问题。

1 PLC控制系统的设计

PLC无论应用于何种自动控制系统中,其控制系统设计的一般步骤如下[2]。

1.1 分析控制要求

实现被控对象的工艺要求来提高质量和效率是电气控制的根本目的。因此进行设计PLC控制系统时就务必掌握控制对象的控制要求。需要考虑清楚工艺过程的展开以及目标实现的过程,输入逻辑与输出逻辑之间的对应关系,是否需要存儲数据以及有无模拟量和数字量的控制要求等问题。

1.2 确定用户I/O设备

用户设备I/O口的确定是PLC控制系统的关键所在,要根据控制要求确定用户输入设备如操作开关、限位开关、按钮、传感器等和输出设备以及输出设备驱动的控制对象如电动机等,由此来算出I/O总点数,但是要考虑一定的备用量方便以后进行扩充和调整。最终确定PLC的I/O点数。

1.3 PLC的选型

PLC的机型是PLC控制系统的核心部件,在进行PLC机型的选择时,应当注意以下几点原则:

1)完整性原则,完整性强调全面考虑,我们可以从以下几方面考虑:①CPU的性能,主要是工作速度及控制规模;②电源的配置需满足PLC自身所用电源规格以及一些特殊模块所要的特殊电源;③内存的容量;④机架和连接单元。⑤I/O模块、特殊模块的配置。

2)可靠性原则,可靠性要求我们注意以下三个方面,①PLC自身产品的质量;②重要场合的可靠性要求;③冗余配置。

3)发展性原则,因PLC技术飞速发展,导致PLC技术寿命短,很多情况下PLC因为技术落后而不得不遭到淘汰,由此就必须重视发展性原则,①尽量使用新型号的PLC,②做好系统配置,留有发展余地。

4)经济性原则,PLC系统选型配置的好坏,最终还是需要由其生产带来的效益来作为评价的,所以我们需注意①系统设计中使用PLC是否合算;②能否用其他类型的配代替且更合算。

5)传承性原则,传承性需要考虑PLC的历史情况,在需要进行新的系统配置是,尽可能选用已使用过的厂家或已使用过的机型。这样PLC的部分资源可以共用,节省了设备的投资,方便了以后的维护和保养。

1.4 控制系统设计

控制系统的设计主要包括两个方面,即软件设计和硬件设计。要发挥好PLC的作用,要确保这两者之间的关系相互配合达到相辅相成[3]。

软件设计是使用PLC要进行的重要工作,PLC要实现控制,就必须需要程序,没有程序,PLC就无法实现所需的控制。PLC的程序设计步骤一般如下所示:1)对于任何控制系统,首先需绘制整个控制系统的流程图,理清楚各个动作的关系。2)梯形图的设计,梯形图的设计是PLC控制系统中最关键最难的一步,要设计好梯形图,要求我们必须熟练掌握控制要求,最好有一定的实践经验,PLC梯形图的设计一定要做到正确、可靠、简洁、易修改。3)将梯形图程序转化为相应的指令表。4)用编辑器将写好的程序烧录入PLC中,并检查程序的正确性,若程序不正确,需进行修改直到满足控制要求为止。

硬件设计是确保PLC安全可靠运行的关键部分,其内容主要包括电路的连接、抗干扰设计等。其中抗干扰设计是最核心的一部分,在PLC控制系统中常采取以下3种方法进行抗干扰设计。1)隔离,由于PLC控制系统中的分布电容会产生高频干扰,为了抵抗这种干扰最直接的方法就是隔离,可采用1:1的超隔离变压器隔离干扰。2)布线,将弱电信号线和强电动力线进行分开走线,从源头上将干扰分散开来达到抗干扰的目的。3)屏蔽,由于金属柜能对静电和磁场有屏蔽作用,因此为了阻断干扰的传播,可采取将PLC控制系统置于金属控制柜中来提高系统的抗干扰能力。

2 PLC控制系统的的调试

完成了PLC控制系统的设计之后,最重要的一步就是调试。其主要分为两个阶段:1)模拟调试,这种调试方法没有实际负载,只有一些信号灯,接触线圈等来模拟实际系统,在模拟调试中,可使用编程器的监控功能并且分级分段调试。此方法优点是简单可行,但缺点是时效性不够强。2)联机调试,此方法是使用一些硬件设备,模拟产生现场信号,并将这些信号以接线的方式连接到PLC输入端,其时效性强。

在调试过程中若存在问题则需要进行修改直至满足控制要求后,则可编写技术文件并交付使用。

3 总结

随着时代的发展和前行,推动着PLC控制技术进步,伴随着工业自动化的需求大大提高,可以想象PLC控制技术必将在现代工业自动化生产中发挥着的巨大的作用,在此基础上,加强对PLC控制系统的研究,必会为我国工业发展带来长久利益。

【参考文献】

[1]邹金慧.可编程控制器及其系统[M].重庆:重庆大学出版社,2013:1-2.

[2]熊幸明.电气控制与PLC[M].北京:机械工业出版,2011:286-291.

[3]张颖.浅议PLC控制系统在电气设备中的设计与应用[J].科技资讯,2013,11.

[责任编辑:田吉捷]

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