1、厂用 PLC 控制系统设计要点摘要：在工业生产领域有各种开关量及模拟量的控制设备，如何精确地控制这些设备按要求运行是非常重要的。因此一个好的控制系统是必须的，可编程控制器（PLC）很好的解决这一点，本文叙述了 PLC 控制系统设计时应该注意的问题。 Abstract: in the field of industrial production have a variety of switch and analog control equipment, how to accurately control the equipment according to the requirements of
2、 operation is very important. So a good control system is required, the programmable controller ( PLC ) is a good solution to this point, this paper describes the PLC control system design should pay attention to the problem. 关键词：控制系统设计 Key words: Control；System；Design 中图分类号：TM571.61 一个好的 PLC 控制系统主要
3、包含可靠的 PLC 硬件，简洁、严密、可读性好的程序以及高抗干扰措施等方面。 1硬件选择 硬件是软件的载体，高质量的硬件是实现软件设计以及高精度控制的基础。因此，PLC 型号的选择是否合适直接关系到整个控制系统的稳定性和安全性。 1.1 系统规模 首先应确定系统用 PLC 单机控制，还是用 PLC 形成网络，由此计算PLC 输入、输出点数，并且在选购 PLC 时要在实际需要点数的基础上留有一定余量（10%） 。 1.2 确定负载类型 根据 PLC 输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及 PLC 输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或晶闸管输出
4、。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。 1.3 存储容量与速度 尽管国外各厂家的 PLC 产品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的 PLC 价格就越高，但应该根据系统的大小合理选用 PLC产品。 1.4 编程器的选购 PLC 编程可采用三种方式： 1）用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。 2）用图形编程器编程，该编程器采
5、用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。 3）用 IBM 个人计算机加 PLC 软件包编程，这种方式是效率最高的一种方式，但大部分公司的 PLC 开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。 因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购 PLC 产品。 2输入回路的设计 电源回路 PLC 供电电源一般为 AC85240V（也有 DC24V） ，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1：1 隔离变压器等） 。 2.1 PLC 上 DC24V 电源的使用 各公司 PLC 产品上一般都有 DC24V 电源，但该
6、电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施（因为该电源的过载或短路都将影响 PLC 的运行） 。 2.2 外部 DC24V 电源 若输入回路有 DC24V 供电的接近开关、光电开关等，而 PLC 上DC24V 电源容量不够时，要从外部提供 DC24V 电源；但该电源的“”端不要与 PLC 的 DC24V 的“”端以及“COM”端相连，否则会影响 PLC的运行。 输入的灵敏度各厂家对 PLC 的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司 F7n 系列 PLC 的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为 45mA，关断电流小于 15mA，因此，当输入回路串有二极管或
7、电阻（不能完全启动） ，或者有并联电阻时，应考虑输入电流超过 PLC 的最大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的 PLC，Bp 输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出 PLC 的输入端。 3输出回路的设计 3.1 各种输出方式之间的比较 （1）继电器输出 优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达 2A/点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至几百万次之间，有的公司产品可达 1000 万次以上，响应时间为 10ms。 （2）晶闸管输出 带负载
8、能力为 0.2A/点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为 1ms。 （3）晶体管输出 最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为 0.2ms 左右，但它只能带 DC 530V 的负载，最大输出负载电流为 0.5A/点，但每 4 点不得大于 0.8A。 当你的系统输出频率为每分钟 6 次以下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为 10 次/min 以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用 PLC 输出驱动达林顿三极管（510A） ，再驱动负载，可大大减小。 当 PLC 输出带感性负载，负载断电时会对 PLC 的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载
9、应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护 PLC。当两个物理量的输出在PLC 内部已进行软件互锁后，在 PLC 的外部也应进行互锁，以加强系统的可行性。 “COM”点的选择不同的 PLC 产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带 8 个输出点，有的带 4 个输出点，也有带 2 个或 1个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带 12 个输出点的 PLC 产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带 48 个输出点的 PLC 产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝，12 个输出时加 2A 的熔丝
10、，48 点输出的加510A 的熔丝，因 PLC 内部一般没有熔丝。 对于 PLC 输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路,可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管（LED）指示。印制板应做成插拔式，易于维修。 PLC 的输入输出布线也有一定的要求，可参考各公司的使用说明书。 4扩展模块的选用 对于小的系统，如 80 点以内的系统一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软
11、件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，可参考看相关的技术手册。5PLC 的网络设计 当用 PLC 进行网络设计时，其难度比 PLC 单机控制大得多。首先你应选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃。另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。 最后，还要向 PLC 的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你的系统大小而定。 6软件编制 在编制软件前，应首先熟悉所选用的 PLC 产品的软件说明书，待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。
