PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的要點、安全、故障防范/
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，若采用可編程序控制器（PLC）來解決自動控制問題已成為最有效的工具之一，本文敘述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該注意的問題。
硬件選購目前市場上的PLC產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌外，國外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德國的SIEMENS，韓國的LG等。近幾年，PLC產(chǎn)品的價格有較大的下降，其性價比越來越高，這是眾多技術(shù)人員選用PLC的重要原因。那么，如何選購PLC產(chǎn)品呢?
1、系統(tǒng)規(guī)模首先應(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PLC輸入、輸出點。數(shù)，并且在選購PLC時要在實際需要點數(shù)的基礎(chǔ)上留有一定余量（10%）。
2、確定負載類型根據(jù)PLC輸出端所帶的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，或品閘管輸出。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、存儲容量與速度盡管國外各廠家的PLC產(chǎn)品大體相同，但也有一定的區(qū)別。目前還未發(fā)現(xiàn)各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個公司的開發(fā)軟件都不相同，而用戶程序的存儲容量和指令的執(zhí)行速度是兩個重要指標。一般存儲容量越大、速度越快的PLC價格就越高，但應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用PLC產(chǎn)品。
4、編程器的選購PLC編程可采用三種方式：
是用一般的手持編程器編程，它只能用商家規(guī)定語句表中的語句編程。這種方式效率低，但對于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)品比較適宜，并且體積小，易于現(xiàn)場調(diào)試，造價也較低。
是用圖形編程器編程，該編程器采用梯形圖編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如，但該編程器價格較高。
是用IBM個人計算機加PLC軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PLC開發(fā)軟件包價格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場調(diào)試。
因此，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的大小與難易，開發(fā)周期的長短以及資金的情況合理選購PLC產(chǎn)品。
5、盡量選用大公司的產(chǎn)品其質(zhì)量有保障，且技術(shù)支持好，一般售后服務(wù)也較好，還有利于你的產(chǎn)品擴展與軟件升級。
一、輸入回路的設(shè)計
1、電源回路 PLC供電電源一般為 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，用其帶負載時要注意容量，同時作好防短路措施（因為該電源的過載或短路都將影響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DC24V電源容量不夠時，要從外部提供DC24V電源；但該電源的“—”端不要與 PLC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相連，否則會影響PLC的運行。
4、輸入的靈敏度各廠家對PLC的輸人端電壓和電流都有規(guī)定，如日本三菱公司F7n系列PLC的輸入值為C24V、7mA，啟動電流為4．5mA，關(guān)斷電流小于1．5mA，因此，當輸入回路串有二極管或電阻（不能完全啟動），或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時（不能完全切斷），就會有誤動作，靈敏度下降，對此應(yīng)采取措施。另一方面，當輸入器件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流時，也會引起誤動作，應(yīng)采用弱電流的輸入器件，并且選用輸人為共漏型輸入的 PLC，Bp輸入元件的公共點電位相對為負，電流是流出 PLC的輸入端。
二、輸出回路的設(shè)計
1、各種輸出方式之間的比較
（1）繼電器輸出：
優(yōu)點是不同公共點之間可帶不同的交、直流負載，且電壓也可不同，帶負載電流可達2A／點；但繼電器輸出方式不適用于高頻動作的負載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負載電流的增加而減少，一般在幾十萬次至Jl百萬次之間，有的公司產(chǎn)品可達1000萬次以上，響應(yīng)時間為10ms。
（2）晶閘管輸出：
帶負載能力為0.2A/點，只能帶交流負載，可適應(yīng)高頻動作，響應(yīng)時間為1ms。
（3）晶體管輸出：
最大優(yōu)點是適應(yīng)于高頻動作，響應(yīng)時間短，一般為0.2ms左右，但它只能帶 DC 5—30V的負載，最大輸出負載電流為0．5A/點，但每4點不得大于0.8A。
當你的系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下時，應(yīng)首選繼電器輸出，因其電路設(shè)計簡單，抗干擾和帶負載能力強。當頻率為10次／min以下時，既可采用繼電器輸出方式；也可采用PLC輸出驅(qū)動達林頓三極管（5—10A），再驅(qū)動負載，可大大減小。
2、抗干擾與外部互鎖當 PLC輸出帶感性負載，負載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護PLC。當兩個物理量的輸出在PLC內(nèi)部已進行軟件互鎖后，在PLC的外部也應(yīng)進行互鎖，以加強系統(tǒng)的可靠性。
3、“GOM“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2個或1個輸出點的。當負載的種類多，且電流大時，采用一個“COM”點帶1—2個輸出點的 PLC產(chǎn)品；當負載數(shù)量多而種類少時，采用一個“COM”點帶4—8個輸出點的PLC產(chǎn)品。這樣會對電路設(shè)計帶來很多方便，每個“COM”點處加一熔絲，1—2個輸出時加2A的熔絲，4—8點輸出的加5—10A的熔絲，因 PLC內(nèi)部一般沒有熔絲。
4、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：可以用三極管驅(qū)，也可以用固態(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，且每路有顯示二極管（LED）指示。印制板應(yīng)做成插拔式，易于維修。
PLC的輸入輸出布線也有一定的要求，請看各公司的使用說明書。
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)及擴展模塊的數(shù)量都有限制，當擴展仍不能滿足要求時，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，在進行軟件編制時要注意。當采用溫度等模擬模塊時，各廠家也有一些規(guī)定，請看相關(guān)的技術(shù)手冊。
各公司的擴展模塊種類很多，如單輸入模塊、單輸出模塊、輸入輸出模塊、溫度模塊、高速輸入模塊等。 PLC的這種模塊化設(shè)計為用戶的產(chǎn)品開發(fā)提供了方便。
四、PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
當用PLC進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，其難度比PLC單機控制大得多。首先你應(yīng)選用自己較熟悉的機型，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)你的實時要求，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的商家尋求網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和軟件技術(shù)支持及詳細的技術(shù)資料，至于選用幾層工作站，依你的系統(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)品的軟件說明書，待熟練后再編程。若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，這樣可少出錯，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個動作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。
六、安全問題
設(shè)計可編程控制器時， 安全性是第一重要的，即使在外部的電源發(fā)生異常時，可編程控制器出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)也能在安全狀態(tài)下工作，請務(wù)必在可編程控制器外部，設(shè)置安全電路，誤操作，誤輸出是產(chǎn)生事故的原因。
1。務(wù)必在可編程控制器外部，設(shè)置如下幾種電路，
緊急停止電路，保護電路，正轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)等相反操作的連鎖電路，定位的上限/下線等防止損壞的連鎖電路。
2.可編程控制器CPU有監(jiān)視定時器等自檢功能
可編程控制器CPU以監(jiān)視定時器等自檢功能，檢測出異常時，輸出全部關(guān)閉，擔(dān)當可編程控制器的CPU檢測不出輸入輸出控制部分的異常時就不能控制輸出，這時，為使機器在安全狀態(tài)下運行，請設(shè)計外電路及機構(gòu)
3.設(shè)計確保傳感器的后備電源產(chǎn)生過負荷時的安全：
傳感器的后備電源產(chǎn)生過負荷時，電壓自動下降，除可編程控制器輸入不工作之外，全部輸出都關(guān)閉，這時，請設(shè)計外電路和機構(gòu)，以使其在安全狀況下工作。
4.設(shè)計確保當有與重大故障有聯(lián)系的輸出信號時機器的安全：
因輸出繼電器，晶體管的故障，輸出時而為ON,時而為OFF的現(xiàn)象出現(xiàn)，當有與重大故障有聯(lián)系的輸出信號時，請設(shè)計外電路和機構(gòu)，以使機器在安全狀況下運行.
七、設(shè)計可編程控制系統(tǒng)時的故障防范
在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，大量采用了可編程序控制系統(tǒng)，可編程序控制器能在惡劣的工作環(huán)境下正常工作，但其構(gòu)成的控制系統(tǒng)由于設(shè)計、安裝、干擾等因素有時會出現(xiàn)故障。有些問題是在系統(tǒng)設(shè)計時考慮不周造成的。根據(jù)實踐中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，本文闡述可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意的問題。
1、一個系統(tǒng)中使用的成熟技術(shù)至少應(yīng)占到75%以上
“成熟技術(shù)”一是經(jīng)過一定的生產(chǎn)實踐考驗的可編程控制器產(chǎn)品或類似設(shè)計，或者確定能在未來的生產(chǎn)實踐中，經(jīng)得起考驗；二是設(shè)計工作人員對于需要使用的技術(shù)要有經(jīng)驗或有掌握它的能力。設(shè)計與配置一個可編程序控制系統(tǒng)選用的技術(shù)與設(shè)計方案切實可行。因為一個生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，一旦做出來，要長久使用下去，難以找到機會反復(fù)修改。設(shè)計的硬件系統(tǒng)和編程軟件，其中某些缺欠，可能一直隱藏在已完成的系統(tǒng)中。若遇到發(fā)生破壞作用的條件，后果難以預(yù)料。
2、系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)要簡明而清晰
硬件結(jié)構(gòu)不要追求繁瑣，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)不要追求交叉因素太多，要力求使用可編程序控制器自身配置的組網(wǎng)能力。在組成I/O機箱配套的模板時，建議型號簡單，力求一致，模板密度不宜過大。使用的結(jié)線點不宜過多，從目前機箱的制造和配線工藝來看，輸入與輸出配線密度不能太高。
3、控制系統(tǒng)的功能和管理系統(tǒng)的功能應(yīng)嚴格劃分界限
由于可編程序控制器組成的過程控制系統(tǒng)中的實時性要求很高，而網(wǎng)絡(luò)通信是允許暫時失去通信聯(lián)系，過后自己能重新恢復(fù)，但是在重新恢復(fù)之前這一間隔時間可編程序控制器會處于失控。另外，在用多個可編程序控制器系統(tǒng)組成一個大系統(tǒng)時，對于主控制的關(guān)鍵命令，除了使用可編程序控制器自身的網(wǎng)絡(luò)通信傳送它的信息外，最好有使用它的I/O點做成的硬件聯(lián)鎖，特別是兩者之間“急?！钡奶幚?；雖然兩個系統(tǒng)都在自身的通信掃描中互相變換著“停止”或“急?！泵睿蛞环皆诩蓖９收蠒r已經(jīng)停止運行，另一方并未收到已停止的信息而照常運行，其后果難測?？删幊绦蚩刂破骺刂葡到y(tǒng)關(guān)鍵的“急?！睉?yīng)先切除執(zhí)行機構(gòu)的電源，然后將其信號送入可編程序控制器，這樣可取得設(shè)備安全保護的時間。
4、可編程序控制器的程序要簡明且可讀
用戶軟件的編寫是“平鋪直敘”，用戶軟件可看成是一個有序的“黑盒子”系列，每個“黑盒子”按照結(jié)構(gòu)化語言劃分，可分為幾種典型的語句。每個語句方式、手法可能十分單調(diào)，但一定要明確。在設(shè)計與編寫這些語句時，若使用不易推理的邏輯關(guān)系太多，或者語句因素太多，特殊條件太多，就會使人閱讀這些語句時十分難懂。因此，一個可編程控制器的用戶軟件的可讀性，即編寫的軟件能為大多數(shù)人讀懂，能理解可編程控制器在執(zhí)行這個語句時，“發(fā)生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能單一而流暢，這是軟件在使用和維護時的重要條件。
5、可編程序控制系統(tǒng)在硬件和軟件上的預(yù)置，有運行檢測的關(guān)鍵監(jiān)視條件
可編程序控制系統(tǒng)配置了彩色圖形工作站/屏幕監(jiān)視，但從價格及反映現(xiàn)場狀態(tài)的時間來看，屏幕監(jiān)視尚不方便。關(guān)鍵的故障，或者在關(guān)鍵的機械設(shè)備附近，可配置一些指示燈，它們可以用數(shù)字量輸出做成，用來監(jiān)視程序的正常運行，或用來調(diào)試程序，在指示燈旁配以功能標牌，可幫助操作人員確認可編程序控制系統(tǒng)的正常運行和及時反映故障。
6、設(shè)計大中型可編程序控制系統(tǒng)時不要耗盡它的硬件和軟件資源
對于設(shè)計的新系統(tǒng)，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在軟件編制時，同樣要估計用戶軟件對計算機資源的需要與用量。尤其對中間繼電器，計數(shù)器/定時器的使用，要留有余地。因為在調(diào)試和運行后，軟件總會被修改、補充，甚至重新編制。已編制的軟件讓人無法修改和完善，在工程上是不實際的。
7、合理地配置可編程序控制器系統(tǒng)的冗余
可編程序控制系統(tǒng)可能做出多種方式的冗余，中央處理器的雙機熱備、冷備冗余是常見的方式。另外，雙系統(tǒng)冗余，即中央處理器和全部的輸入、輸出、組網(wǎng)通信完全冗余，其價格和實用性雖然在許多工程項目中難以被人接受，但在有毒、有害的化工生產(chǎn)環(huán)境這種冗余很有必要。在設(shè)計系統(tǒng)中，要使配置冗余方式較為經(jīng)濟而又實用，力求使故障縮小在本設(shè)備身上。不要因某一設(shè)備發(fā)生故障，引起工藝流程中相關(guān)設(shè)備運行或狀態(tài)受到?jīng)_擊。
以上闡述的幾個方面，是在可編程序控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計時，要格外重視的問題，只有在設(shè)計系統(tǒng)時，考慮周到，系統(tǒng)投入運行之后，設(shè)計人員才能少些遺憾。
硬件選購目前市場上的PLC產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌外，國外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德國的SIEMENS，韓國的LG等。近幾年，PLC產(chǎn)品的價格有較大的下降，其性價比越來越高，這是眾多技術(shù)人員選用PLC的重要原因。那么，如何選購PLC產(chǎn)品呢?
1、系統(tǒng)規(guī)模首先應(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PLC輸入、輸出點。數(shù)，并且在選購PLC時要在實際需要點數(shù)的基礎(chǔ)上留有一定余量（10%）。
2、確定負載類型根據(jù)PLC輸出端所帶的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，或品閘管輸出。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、存儲容量與速度盡管國外各廠家的PLC產(chǎn)品大體相同，但也有一定的區(qū)別。目前還未發(fā)現(xiàn)各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個公司的開發(fā)軟件都不相同，而用戶程序的存儲容量和指令的執(zhí)行速度是兩個重要指標。一般存儲容量越大、速度越快的PLC價格就越高，但應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用PLC產(chǎn)品。
4、編程器的選購PLC編程可采用三種方式：
是用一般的手持編程器編程，它只能用商家規(guī)定語句表中的語句編程。這種方式效率低，但對于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)品比較適宜，并且體積小，易于現(xiàn)場調(diào)試，造價也較低。
是用圖形編程器編程，該編程器采用梯形圖編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如，但該編程器價格較高。
是用IBM個人計算機加PLC軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PLC開發(fā)軟件包價格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場調(diào)試。
因此，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的大小與難易，開發(fā)周期的長短以及資金的情況合理選購PLC產(chǎn)品。
5、盡量選用大公司的產(chǎn)品其質(zhì)量有保障，且技術(shù)支持好，一般售后服務(wù)也較好，還有利于你的產(chǎn)品擴展與軟件升級。
一、輸入回路的設(shè)計
1、電源回路 PLC供電電源一般為 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，用其帶負載時要注意容量，同時作好防短路措施（因為該電源的過載或短路都將影響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DC24V電源容量不夠時，要從外部提供DC24V電源；但該電源的“—”端不要與 PLC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相連，否則會影響PLC的運行。
4、輸入的靈敏度各廠家對PLC的輸人端電壓和電流都有規(guī)定，如日本三菱公司F7n系列PLC的輸入值為C24V、7mA，啟動電流為4．5mA，關(guān)斷電流小于1．5mA，因此，當輸入回路串有二極管或電阻（不能完全啟動），或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時（不能完全切斷），就會有誤動作，靈敏度下降，對此應(yīng)采取措施。另一方面，當輸入器件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流時，也會引起誤動作，應(yīng)采用弱電流的輸入器件，并且選用輸人為共漏型輸入的 PLC，Bp輸入元件的公共點電位相對為負，電流是流出 PLC的輸入端。
二、輸出回路的設(shè)計
1、各種輸出方式之間的比較
（1）繼電器輸出：
優(yōu)點是不同公共點之間可帶不同的交、直流負載，且電壓也可不同，帶負載電流可達2A／點；但繼電器輸出方式不適用于高頻動作的負載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負載電流的增加而減少，一般在幾十萬次至Jl百萬次之間，有的公司產(chǎn)品可達1000萬次以上，響應(yīng)時間為10ms。
（2）晶閘管輸出：
帶負載能力為0.2A/點，只能帶交流負載，可適應(yīng)高頻動作，響應(yīng)時間為1ms。
（3）晶體管輸出：
最大優(yōu)點是適應(yīng)于高頻動作，響應(yīng)時間短，一般為0.2ms左右，但它只能帶 DC 5—30V的負載，最大輸出負載電流為0．5A/點，但每4點不得大于0.8A。
當你的系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下時，應(yīng)首選繼電器輸出，因其電路設(shè)計簡單，抗干擾和帶負載能力強。當頻率為10次／min以下時，既可采用繼電器輸出方式；也可采用PLC輸出驅(qū)動達林頓三極管（5—10A），再驅(qū)動負載，可大大減小。
2、抗干擾與外部互鎖當 PLC輸出帶感性負載，負載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護PLC。當兩個物理量的輸出在PLC內(nèi)部已進行軟件互鎖后，在PLC的外部也應(yīng)進行互鎖，以加強系統(tǒng)的可靠性。
3、“GOM“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2個或1個輸出點的。當負載的種類多，且電流大時，采用一個“COM”點帶1—2個輸出點的 PLC產(chǎn)品；當負載數(shù)量多而種類少時，采用一個“COM”點帶4—8個輸出點的PLC產(chǎn)品。這樣會對電路設(shè)計帶來很多方便，每個“COM”點處加一熔絲，1—2個輸出時加2A的熔絲，4—8點輸出的加5—10A的熔絲，因 PLC內(nèi)部一般沒有熔絲。
4、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：可以用三極管驅(qū)，也可以用固態(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，且每路有顯示二極管（LED）指示。印制板應(yīng)做成插拔式，易于維修。
PLC的輸入輸出布線也有一定的要求，請看各公司的使用說明書。
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)及擴展模塊的數(shù)量都有限制，當擴展仍不能滿足要求時，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，在進行軟件編制時要注意。當采用溫度等模擬模塊時，各廠家也有一些規(guī)定，請看相關(guān)的技術(shù)手冊。
各公司的擴展模塊種類很多，如單輸入模塊、單輸出模塊、輸入輸出模塊、溫度模塊、高速輸入模塊等。 PLC的這種模塊化設(shè)計為用戶的產(chǎn)品開發(fā)提供了方便。
四、PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
當用PLC進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，其難度比PLC單機控制大得多。首先你應(yīng)選用自己較熟悉的機型，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)你的實時要求，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的商家尋求網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和軟件技術(shù)支持及詳細的技術(shù)資料，至于選用幾層工作站，依你的系統(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)品的軟件說明書，待熟練后再編程。若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，這樣可少出錯，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個動作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。
六、安全問題
設(shè)計可編程控制器時， 安全性是第一重要的，即使在外部的電源發(fā)生異常時，可編程控制器出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)也能在安全狀態(tài)下工作，請務(wù)必在可編程控制器外部，設(shè)置安全電路，誤操作，誤輸出是產(chǎn)生事故的原因。
1。務(wù)必在可編程控制器外部，設(shè)置如下幾種電路，
緊急停止電路，保護電路，正轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)等相反操作的連鎖電路，定位的上限/下線等防止損壞的連鎖電路。
2.可編程控制器CPU有監(jiān)視定時器等自檢功能
可編程控制器CPU以監(jiān)視定時器等自檢功能，檢測出異常時，輸出全部關(guān)閉，擔(dān)當可編程控制器的CPU檢測不出輸入輸出控制部分的異常時就不能控制輸出，這時，為使機器在安全狀態(tài)下運行，請設(shè)計外電路及機構(gòu)
3.設(shè)計確保傳感器的后備電源產(chǎn)生過負荷時的安全：
傳感器的后備電源產(chǎn)生過負荷時，電壓自動下降，除可編程控制器輸入不工作之外，全部輸出都關(guān)閉，這時，請設(shè)計外電路和機構(gòu)，以使其在安全狀況下工作。
4.設(shè)計確保當有與重大故障有聯(lián)系的輸出信號時機器的安全：
因輸出繼電器，晶體管的故障，輸出時而為ON,時而為OFF的現(xiàn)象出現(xiàn)，當有與重大故障有聯(lián)系的輸出信號時，請設(shè)計外電路和機構(gòu)，以使機器在安全狀況下運行.
七、設(shè)計可編程控制系統(tǒng)時的故障防范
在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，大量采用了可編程序控制系統(tǒng)，可編程序控制器能在惡劣的工作環(huán)境下正常工作，但其構(gòu)成的控制系統(tǒng)由于設(shè)計、安裝、干擾等因素有時會出現(xiàn)故障。有些問題是在系統(tǒng)設(shè)計時考慮不周造成的。根據(jù)實踐中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，本文闡述可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意的問題。
1、一個系統(tǒng)中使用的成熟技術(shù)至少應(yīng)占到75%以上
“成熟技術(shù)”一是經(jīng)過一定的生產(chǎn)實踐考驗的可編程控制器產(chǎn)品或類似設(shè)計，或者確定能在未來的生產(chǎn)實踐中，經(jīng)得起考驗；二是設(shè)計工作人員對于需要使用的技術(shù)要有經(jīng)驗或有掌握它的能力。設(shè)計與配置一個可編程序控制系統(tǒng)選用的技術(shù)與設(shè)計方案切實可行。因為一個生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，一旦做出來，要長久使用下去，難以找到機會反復(fù)修改。設(shè)計的硬件系統(tǒng)和編程軟件，其中某些缺欠，可能一直隱藏在已完成的系統(tǒng)中。若遇到發(fā)生破壞作用的條件，后果難以預(yù)料。
2、系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)要簡明而清晰
硬件結(jié)構(gòu)不要追求繁瑣，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)不要追求交叉因素太多，要力求使用可編程序控制器自身配置的組網(wǎng)能力。在組成I/O機箱配套的模板時，建議型號簡單，力求一致，模板密度不宜過大。使用的結(jié)線點不宜過多，從目前機箱的制造和配線工藝來看，輸入與輸出配線密度不能太高。
3、控制系統(tǒng)的功能和管理系統(tǒng)的功能應(yīng)嚴格劃分界限
由于可編程序控制器組成的過程控制系統(tǒng)中的實時性要求很高，而網(wǎng)絡(luò)通信是允許暫時失去通信聯(lián)系，過后自己能重新恢復(fù)，但是在重新恢復(fù)之前這一間隔時間可編程序控制器會處于失控。另外，在用多個可編程序控制器系統(tǒng)組成一個大系統(tǒng)時，對于主控制的關(guān)鍵命令，除了使用可編程序控制器自身的網(wǎng)絡(luò)通信傳送它的信息外，最好有使用它的I/O點做成的硬件聯(lián)鎖，特別是兩者之間“急?！钡奶幚?；雖然兩個系統(tǒng)都在自身的通信掃描中互相變換著“停止”或“急?！泵睿蛞环皆诩蓖９收蠒r已經(jīng)停止運行，另一方并未收到已停止的信息而照常運行，其后果難測?？删幊绦蚩刂破骺刂葡到y(tǒng)關(guān)鍵的“急?！睉?yīng)先切除執(zhí)行機構(gòu)的電源，然后將其信號送入可編程序控制器，這樣可取得設(shè)備安全保護的時間。
4、可編程序控制器的程序要簡明且可讀
用戶軟件的編寫是“平鋪直敘”，用戶軟件可看成是一個有序的“黑盒子”系列，每個“黑盒子”按照結(jié)構(gòu)化語言劃分，可分為幾種典型的語句。每個語句方式、手法可能十分單調(diào)，但一定要明確。在設(shè)計與編寫這些語句時，若使用不易推理的邏輯關(guān)系太多，或者語句因素太多，特殊條件太多，就會使人閱讀這些語句時十分難懂。因此，一個可編程控制器的用戶軟件的可讀性，即編寫的軟件能為大多數(shù)人讀懂，能理解可編程控制器在執(zhí)行這個語句時，“發(fā)生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能單一而流暢，這是軟件在使用和維護時的重要條件。
5、可編程序控制系統(tǒng)在硬件和軟件上的預(yù)置，有運行檢測的關(guān)鍵監(jiān)視條件
可編程序控制系統(tǒng)配置了彩色圖形工作站/屏幕監(jiān)視，但從價格及反映現(xiàn)場狀態(tài)的時間來看，屏幕監(jiān)視尚不方便。關(guān)鍵的故障，或者在關(guān)鍵的機械設(shè)備附近，可配置一些指示燈，它們可以用數(shù)字量輸出做成，用來監(jiān)視程序的正常運行，或用來調(diào)試程序，在指示燈旁配以功能標牌，可幫助操作人員確認可編程序控制系統(tǒng)的正常運行和及時反映故障。
6、設(shè)計大中型可編程序控制系統(tǒng)時不要耗盡它的硬件和軟件資源
對于設(shè)計的新系統(tǒng)，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在軟件編制時，同樣要估計用戶軟件對計算機資源的需要與用量。尤其對中間繼電器，計數(shù)器/定時器的使用，要留有余地。因為在調(diào)試和運行后，軟件總會被修改、補充，甚至重新編制。已編制的軟件讓人無法修改和完善，在工程上是不實際的。
7、合理地配置可編程序控制器系統(tǒng)的冗余
可編程序控制系統(tǒng)可能做出多種方式的冗余，中央處理器的雙機熱備、冷備冗余是常見的方式。另外，雙系統(tǒng)冗余，即中央處理器和全部的輸入、輸出、組網(wǎng)通信完全冗余，其價格和實用性雖然在許多工程項目中難以被人接受，但在有毒、有害的化工生產(chǎn)環(huán)境這種冗余很有必要。在設(shè)計系統(tǒng)中，要使配置冗余方式較為經(jīng)濟而又實用，力求使故障縮小在本設(shè)備身上。不要因某一設(shè)備發(fā)生故障，引起工藝流程中相關(guān)設(shè)備運行或狀態(tài)受到?jīng)_擊。
以上闡述的幾個方面，是在可編程序控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計時，要格外重視的問題，只有在設(shè)計系統(tǒng)時，考慮周到，系統(tǒng)投入運行之后，設(shè)計人員才能少些遺憾。
本文標簽：PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的要點、安全、故障防范/
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