PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機的起停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，工業(yè)現(xiàn)場中的這些自動控制問題，可編程控制器（PLC）已成為解決的最有效的工具之一。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點。

一、 可編程序控制器（PLC）及編程器的選購：

目前市場上的PLC產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌以外，國外的品牌有：日本OMRON、MITSUBISHI、FUJI、IDEC、HITACHI、松下，德國的西門子，韓國的LG等，如何選購PLC產(chǎn)品呢？

1. 系統(tǒng)首先應(yīng)確定系統(tǒng)用PLC單機控制還是用PLC形成網(wǎng)絡(luò)，由此計算輸入、輸出（I/O）點數(shù)，并且在選購PLC時要在實際需要點數(shù)的基礎(chǔ)上預(yù)留10%的余量。

2. 確定負載類型根據(jù)PLC輸出端所帶負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出還是晶體管輸出，或是晶閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。

3. 存儲容量與指令的執(zhí)行速度是PLC選型的重要指標，一般存儲量越大、速度越快的PLC價格就越高，盡管國外各廠家產(chǎn)品大體相同，但也有一定區(qū)別。

4. "COM"點的選擇，不同的PLC產(chǎn)品，其"COM"點的數(shù)量是不一樣的，有的一個"COM"點帶8個輸出點，有的帶4個輸出點，也有帶1個或2個輸出點。當(dāng)負載的種類多且電流大時，采用一個"COM"點帶1-2個輸出點的產(chǎn)品，當(dāng)負載種類少數(shù)量多時，采用一個"COM"點帶4-8個輸出點產(chǎn)品。

5. 因為各生產(chǎn)廠家的開發(fā)軟件不同，系統(tǒng)地兼容性也是選購時的重點，目前還沒有發(fā)現(xiàn)完全兼容的產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)合理選用PLC產(chǎn)品。

6. 編程器的選購：

PLC編程可采取三種方式：一是用一般的手持式編程器，它只能用廠家規(guī)定的語句表中的語句編程。正中方式易于現(xiàn)場調(diào)試并且體積小成本低，但它的效率低適應(yīng)機種類型少，比較適用于系統(tǒng)容量小、用量少的系統(tǒng)中。二是圖形編程器編程，這種方式采用圖形方式編程，方便直觀，一般電氣人員短期就可以應(yīng)用自如，但編程器價格較高。三是用IBM及其兼容個人計算機+PLC軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式，也是最常用的一種方式，但大部分軟件包價格昂貴。

7.盡量選用大公司的產(chǎn)品，因為其產(chǎn)品質(zhì)量有保障，且技術(shù)支持好，一般售后服務(wù)也較好，有利于以后產(chǎn)品的擴展與軟、硬件升級。

二、輸入、輸出回路的設(shè)計

1.電源回路

PLC供電一般為AC85-240V（也有DC24V），適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1：1隔離變壓器等）

2.PLC上DC24V電源的使用

各公司PLC產(chǎn)品上一般都有DC24V電源，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負載時應(yīng)注意容量，同時做好防短路措施（因為該電源的過載或短路將影響PLC的運行）。

3.外部DC24V電源

若輸入回路有DC24V供電的接近開關(guān)、光電開關(guān)等，而PLC上的DC24V電源容量不夠時，要從外部提供DC24V電源；但該電源的"一"端不要與PLC的DC24V電源的"一"以及"COM"端相連，否則會影響PLC的運行。

4.輸入的靈敏度

各生產(chǎn)廠家對PLC的輸入電壓和電流都有規(guī)定，當(dāng)輸入元件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流或有漏電流時，就會有誤動作，降低靈敏度。所以應(yīng)適用弱電流輸入并對漏電流采取防護措施，并且選用輸入為供漏型輸入的PLC。

兩線式傳感器（光電開關(guān)、無觸點開關(guān)）有LED的限位開關(guān)時，輸入漏電流會產(chǎn)生錯誤輸入或燈亮，對策為連接泄放電阻降低輸入阻抗

晶體管或雙向可控硅輸出時，若接到一個較大沖擊電流的設(shè)備上，就必須考慮保護晶體管和可控硅。晶體管和可控硅可以經(jīng)受額定電流10倍的沖擊電流。

5. 對感性負載處理

在輸入、輸出端接感性負載時，要在負載兩端并聯(lián)一個沖擊抑制器或二極管，二極管的陰極與電壓㈩極側(cè)連接。
6. 外部互鎖與接地

利用PLC控制電機正反轉(zhuǎn)等正、反動作時，為避免PC的異常動作引起事故及機械損壞，應(yīng)在外部組成一個連鎖回路。

接地：GR端子是大地接地端子。用防止感應(yīng)電的專用接地線（截面積2mm2以上的電線）采用第三種接地方式（接地電阻100Ω以下）。

LG是噪音濾波器中性端子，若因噪音大而產(chǎn)生誤動作，或為了防止電擊，把LG與GR短接，采用第三種接地方式。接地線的長度在20m以內(nèi)為宜。

接地線與其它設(shè)備共用或與建筑物的金屬結(jié)構(gòu)連接會適得其反，受到惡劣影響。

7. PLC外部驅(qū)動電路

對于PLC輸出不能直接帶動負載的情況下，必須在外部采用驅(qū)動電路，可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅(qū)動，同時應(yīng)采用保護電路和浪涌吸收電路。

三、 擴展模塊的選用

對于小的系統(tǒng)，如80點以內(nèi)的系統(tǒng)，一般不需要擴展；當(dāng)系統(tǒng)較大時，就要擴展。不同公司的產(chǎn)品，對系統(tǒng)總點數(shù)及擴展模塊數(shù)量都有限制，當(dāng)擴展仍不能滿足需要時，可采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時，有些廠家產(chǎn)品的個別指令不支持擴展模塊，因此，在進行軟件編程時要注意。當(dāng)采用溫度等模擬模塊時，各廠家也有一些規(guī)定，請參閱相關(guān)技術(shù)手冊。

四、 PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

當(dāng)用PLC進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，其難度比PLC單機控制大得多，首先應(yīng)選用自己比較熟悉的機型，對其基本指令和功能指令有較深入的了解，并且指令的執(zhí)行速度和用戶程序存儲容量也應(yīng)仔細了解。否則不能適應(yīng)實時要求，造成系統(tǒng)崩潰。另外對通信接口，通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳送速度等也要考慮。

最后還要向PLC的廠家尋求網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和軟件支持及詳細技術(shù)資料，至于選用幾層工作站，依照系統(tǒng)大小而定。

五、 軟件編制

在編制軟件前，應(yīng)首先熟悉所選用的PLC產(chǎn)品說明書，待熟悉后再編程。若采用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程，這樣可以減少出錯，速度也快，編成完成后先空運轉(zhuǎn)，待各個動作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試