杜任翔 周杨 吴素芳

摘要：科学技术的推陈出新和在工业生产中的转化与应用使得可编程序控制器（PLC）在工业生产中得意充分应用。得益于PLC自身具有诸多优势，小巧的体积使得在应用中得心应手、较强的抗感能力以及低损耗率等特质使得其在推进工业生产发展和进步中发挥着巨大的推动作用。随着经济社会新常态的稳健发展，尤其是在工业生产中要更加重视PLC控制系统设计方法的研究和应用。因此，笔者将根据工作实践，对当前PLC控制系统设计方法进行简要的说明。

关键词：PLC;控制系统;设计方法

经济新常态背景下，中国新兴工业化道路深入发展，新技术被广泛运用到工业生产的各个环节中去，尤其是以可编程序控制器（PLC）为代表的技术逐步取代单一的仪表或者继电器来满足工业向前发展。PLC凭借自身具有的诸多优势，小巧的体积使得在应用中得心应手、较强的抗感能力以及低损耗率等特质，成为目前中国工业生产中生产自动化的重要工具，尤其是被广泛应用到工业生产的控制系统中，对于满足现代工业化生产的需要提供了坚实的基础。

一、PLC控制系统设计的主要内容

（一）PLC控制系统流程图

在控制系统设计开始就要明确控制任务，并根据相应的控制对象的工艺特点、流程以及控制系统的特点、控制规律等因素进行综合分析，并在此基础上对流程图以及相应的工作循环图进行梳理和归纳，并对流程图的每一个环节进行相应的精细化，使得每一个每阶段和每一个流程都是必不可少的。在制定PLC控制流程的过程中避免出现流程漏洞等问题，并对整个流程图进行评估和审核，以期在生产运行中其应有的效能可达到最大化。

（二）精确PLC的型号以及I/O相应点數

作为控制系统的核心要素，PLC在选型号时一定要严格遵循所选公司以及外部设备型号以及PLC的容量进行相应的考衡，确保选取的PLC型号符合整个控制系统的技术及经济性能指标，切记避免出现匹配不当而引起的不必要损失。在确定PLCI/O点数时，要明确用户输入设备、输出设备以及由输出设备驱动的控制对象等方面的内容。

（三）绘制电气原理图

PLC控制系统设计的整个过程中，绘制电气原理图以及对PLC变量进行合理规划是整个PLC控制系统中的重要环节。在绘制电气原理图过程中要做好变量规划工作，即：将PLC的输入/输出端口（I/O）分配给参与控制环节的各个电子元器件，并将一定PLC地址赋予给相应的电子元器件上，从而实现元器件电子信息的输入、输出路数与实际的电路的相匹配，与此同时需要在绘制的电气原理图的时候，将PLC的输入/输出端口连接图考虑在内，一并在电气原理图中呈现。

（四）控制程序设计

基于设计任务要求进行相应的软件的规格说明书的编写，并在接下来的工作中对说明书中所涉及的编程语言进行相应的程序设计，从而为PLC控制系统赋予相应的程序指令，确保后续系统工作顺利开展。

二、PLC控制系统设计的步骤

（一）立足生产的工艺过程分析控制要求

确保PLC控制系统设计的科学性与合理性，在起初必须要对整个工业生产的流程进行综合的考察与分析，并对控制对象进行进明确。第一，根据控制对象的工作性质以及相应的技术指标对控制目标进行明确，尤其是要对时间控制、速度控制、行程控制等等进行重点的考察，要确保各个硬件之间的合理分工，并通过软件与硬件的有效结合来提升控制质量和效果，需要注意的是在软硬件搭配师要充分考察好技术方案与经济性等相关联的因素。

（二）明确输入与输出设备

根据PLC控制系统工作需要对用户的输入设备（传感器、限位开关、操作开关等按钮）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等元件）进行明确，同时要根据输出设备对象来确定PLC的I/O点数。需要特别注意的是，在确定PLC时，要在实际需要点数的基础上，提取10%作为预留。

（三）软件程序编制

PLC控制系统软件程序编程主要由硬件设计和软件设计两部分组成。具体讲：

1.硬件设计

选择正确的PLC型号是确保控制系统符合稳定性、可靠性等评估指标的关键。因此在硬件设计上需要做好相应的工作。第一，要根据工业生产的需求和要求设置与之相匹配的容量、开关量数、输出的点数、输出功率以及相应的输出方式等;第二，确定并绘制PLC的输入/输出端口（I/O）地址分配表，并设计科学合理的I/O设备和PLC的连接线路图，该步骤是设计硬件环节中的重要工作和步骤。在绘制连接线路图时要将安全因素考虑在内，设置相应的安全应急措施，例如短路保护、过电保护等必备的安全保障举措;除此之外，要绘制好相应的电气原理图，其中包括电器布置图、操作面板图、电气安装图等等图。

2.软件设计

在设计PLC控制系统软件部分时，必须对生产工艺与生产实际控制需求进行充分了解和掌握，绘制流程图要确保被控对象的动作顺序清晰、明确。通过控制软件的设置，工作人员可以根据实际工作需求，把PLC的I/O地址分配表转变为相应的的梯形图，并将相应的指令存储在相应的存储器上。在实际运用中可以在Windows运行环境中实现梯形图进行输入和编辑，并可转化为相应的指令，实现对梯形图监控与修正。

（四）生产现场的联机调试与离线模拟调试

现场的联机调试工作中，连接输入设备对输出设备进行调试，从模拟有关调试程序进行深层调试。在现场联机调试过程中，可以通过跟踪、监控及单步等方式，及时发现设备匹配纰漏，并及时采取有效措施进行纠正，避免不必要损失的发生。离线模拟调试是在编程软件的环境下，实现对程序运行过程进行监控和调试，并可利用相应的开关或者按钮，通过输入模拟开关量的输入实现反复调试。

三、PLC 软件系统的设计方法

（一）图解法编程

1.梯形图设计法

由于设计图形跟继电器的控制电路相似度密切，因此可以采用梯形图语言实现对PLC程序的编制，并参照继电器的控制电路进行线路图绘制，该法在实践中是一种比较简易的编程方法。

2.时序流程图设计法

采用时序流程图设计法时需要在开始时就要对具体时间节点上的控制时序图进行绘制，并根据相应的时序关系绘制与之相匹配的程序图，并把程序图转化为PLC程序。在实际运用中时序流程图主要应用在以时间为基准的的编程控制系统上面来。

3.逻辑流程图设计法

利用逻辑框图来表示PLC程序的过程来实现对输入和输出间的逻辑关系反映。该法具有较强的逻辑关联系，所涉及的流程图条理清晰，并能够将输入与输出的关系界定明确，对于分析控制程序非常有利，与此同时还可以更为简便地查询出控制系统的故障点所在，方便进行及时地维护和修正。

（二）计算机的辅助编程

利用PLC 编程软件进行相应的在线编程或离线编程、在线调试或离线模拟、程序设计等工作，利用计算机可以快捷地完成程序存取、加密与形成 EXE 运行文件等系列工作，提升工作效率。此外，利用计算机的辅助编程可以开展在线编程或离线编程、在线调试和离线模拟等工作。

（三）经验法编程

编程是一项考察经验性的特殊工作，在编程设计过程中，经验法编程也是非常有效的一种。工作人员根据程序设计要求和目的，并结合自身的编程工作经验，可以对编程进行个性地创作，且所设计出的程序体现个人能力，并能够根据实际情况进行及时地修改。

PLC是融合自动化控制、通信及计算机等领域最新技术的新型工业控制装置，是现代工业生产中必不可少的组成部分，未来的发展潜力大、空间广阔，随着技术的更新速度加快，未来PLC将有更好的发展前景。

参考文献

[1].李联军. 在工业自动化生产过程中PLC控制系统的设计方法[J]. 工业仪表与自动化装置，2012（12）：143-144.

[2].王啸东. PLC控制系统设计方法解析[J]. 自动化与仪器仪表，2011（1）：43-44.

（作者单位：浙江巨化热电有限公司）