PLC的自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

1、PLC 的自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（轉(zhuǎn)貼）1 引言在現(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(jī)的啟停，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，而PLC 技術(shù)是解決上述問題的最有效、最便捷的工具，因此 PLC 在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。下面就PLC 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計中的問題進(jìn)行探討。2 PLC 系統(tǒng)設(shè)備選型PLC 最主要的目的是控制外部系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可能是單個機(jī)器，機(jī)群或一個生產(chǎn)過程。不同型號的PLC有不同的適用范圍。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對象的復(fù)雜程度，進(jìn)行I/O 點(diǎn)數(shù)和 I/O 點(diǎn)的類型（數(shù)字量、模擬量等） 統(tǒng)計，列出清單 。適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容

2、量的估計，確定適當(dāng)?shù)牧粲杏嗔慷焕速M(fèi)資源的機(jī)型（小、中、大形機(jī)器）。并且結(jié)合市場情況，考察PLC 生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定價格性能比較好的PLC 機(jī)型。目前市場上的PLC 產(chǎn)品眾多，國外知名品牌有德國的SIEMENS; 日本的OMRON 、MITSUBISHI 、FUJI 、Panasonic; 美國的 GE; 韓國的 LG 等。國產(chǎn)品牌有研華、研祥、合力時等。近幾年，PLC 產(chǎn)品的價格有較大的下降，其性價比越來越高。PLC 的選型應(yīng)從以下幾個方面入手。2.1確定 PLC控制系統(tǒng)的規(guī)模依據(jù)工廠生產(chǎn)工藝流程和復(fù)雜程度確定系統(tǒng)規(guī)模的大小?？煞譃榇?、中、小三種規(guī)

3、模。小規(guī)模 PLC 控制系統(tǒng) :單機(jī)或者小規(guī)模生產(chǎn)過程，控制過程主要是條件、順序控制，以開關(guān)量為主，并且I/O 點(diǎn)數(shù)小于128 點(diǎn)。一般選用微型PLC, 如 SIEMENSS7-200 等。中等規(guī)模 PLC 控制系統(tǒng) :生產(chǎn)過程是復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)控制，I/O 點(diǎn)數(shù)在 128 512 點(diǎn)之間。應(yīng)該選用具有模擬量控制、PID 控制等功能的PLC ，如 SIEMENSS7-300 等。大規(guī)模 PLC 控制系統(tǒng) :生產(chǎn)過程是大規(guī)模過程控制、DCS 系統(tǒng)和工廠自動化網(wǎng)絡(luò)控制，I/O 點(diǎn)數(shù)在 512 點(diǎn)以上。應(yīng)該選用具有通信聯(lián)網(wǎng)、智能控制、數(shù)據(jù)庫、中斷控制、函數(shù)運(yùn)算的高檔PLC, 如 SIEMENSS7

4、-400 等 , 再和工業(yè)現(xiàn)場總線結(jié)合實(shí)現(xiàn)工廠工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的通訊和控制2.2確定 PLC I/O 點(diǎn)的類型根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對象的復(fù)雜程度，進(jìn)行I/O 點(diǎn)數(shù)和 I/O 點(diǎn)的類型（數(shù)字量、模擬量等）統(tǒng)計，列出清單。適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量的估計，確定適當(dāng)?shù)牧粲熊浻布Y源余量而不浪費(fèi)資源的機(jī)型（小、中、大型機(jī)器）。根據(jù) PLC 輸出端所帶的負(fù)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(diǎn)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(fù)載選用不同的輸出方式，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。電磁閥的開閉、大電感負(fù)載、動作頻率低的設(shè)備，PLC 輸出端采用繼電器輸

5、出或者固態(tài)繼電器輸出;各種指示燈、變頻器 /數(shù)字直流調(diào)速器的啟動/停止應(yīng)采用晶體管輸出。2.3確定 PLC 編程工具（1 ） 一般的手持編程器編程。手持編程器只能用商家規(guī)定語句表中的語句表（STL ）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，具有體積小、價格低、易于現(xiàn)場調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。這主要用于微型PLC 的編程。（ 2） 圖形編程器編程。圖形編程器采用梯形圖（LAD ）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 ,主要用于微型 PLC 和中檔 PLC 。（ 3）計算機(jī)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

6、價格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場調(diào)試，主要用于中高檔PLC 系統(tǒng)的硬件組態(tài)和軟件編程3 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。3.1PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計硬件設(shè)計是PLC 控制系統(tǒng)的至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，這關(guān)系著PLC 控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。（1 ） PLC 控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計。PLC 供電電源一般為AC85 240V ，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）;隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，即變壓器的初、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點(diǎn)接大地，次級線圈屏蔽層接PLC輸

7、入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。PLC 輸入電路電源一般應(yīng)采用DC24V, 同時其帶負(fù)載時要注意容量，并作好防短路措施，這對系統(tǒng)供電安全和 PLC 安全至關(guān)重要，因?yàn)樵撾娫吹倪^載或短路都將影響PLC 的運(yùn)行，一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC 輸入電路電源支路加裝適宜的熔絲，防止短路。（2 ） PLC 控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計。依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動停止應(yīng)采用晶體管輸出，它適應(yīng)于高頻動作，并且響應(yīng)時間短;如果 PLC系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6 次以下，應(yīng)首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設(shè)計簡單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。如果PLC輸出帶電磁線圈等

8、感性負(fù)載，負(fù)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(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC 。當(dāng) PLC 掃描頻率為10 次 min以下時，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC 輸出驅(qū)動中間繼電器或者固態(tài)繼電器（SSR ），再驅(qū)動負(fù)載。對于兩個重要輸出量，不僅在PLC內(nèi)部互鎖，建議在PLC 外部也進(jìn)行硬件上的互鎖，以加強(qiáng)行的安全性、可靠性。PLC系統(tǒng)運(yùn)對于常見的驅(qū)動，避免AC220VPLC 的交流開關(guān)類負(fù)載，例如交流接觸器、電磁閥等，應(yīng)該通過DO 接點(diǎn)直接驅(qū)動，盡管PLC 手冊標(biāo)稱具有AC220VDC24V 微小型中間繼電器交

9、流開關(guān)類負(fù)載驅(qū)動能力。（3 ） PLC 控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計。隨著工業(yè)自動化技術(shù)的日新月異的發(fā)展，晶閘管可控整流和變頻調(diào)速裝置使用日益廣泛，這帶來了交流電網(wǎng)的污染，也給控制系統(tǒng)帶來了許多干擾問題，防干擾是統(tǒng)設(shè)計時必須考慮的問題。一般采用以下幾種方式:PLC控制系隔離 :由于電網(wǎng)中的高頻干擾主要是原副邊繞組之間的分布電容耦合而成，所以建議采用器，并將中性點(diǎn)經(jīng)電容接地。1:1 超隔離變壓屏蔽 :一般采用金屬外殼屏蔽，將PLC 系統(tǒng)內(nèi)置于金屬柜之內(nèi)。金屬柜外殼可靠接地，能起到良好的靜電、磁場屏蔽作用，防止空間輻射干擾。布線 :強(qiáng)電動力線路、弱電信號線分開走線，并且要有一定的間隔;模擬信號傳輸線采用雙

10、絞線屏蔽電纜3.2 PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計在進(jìn)行硬件設(shè)計的同時可以著手軟件的設(shè)計工作。軟件設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，這是 PLC 應(yīng)用的最關(guān)鍵的問題，程序的編寫是軟件設(shè)計的具體表現(xiàn)。在控制工程的應(yīng)用中，良好的軟件設(shè)計思想是關(guān)鍵，優(yōu)秀的軟件設(shè)計便于工程技術(shù)人員理解掌握、調(diào)試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護(hù)。（ 1 ） PLC 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計思想。由于生產(chǎn)過程控制要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序?；境绦?:既可以作為獨(dú)立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程機(jī)程序的設(shè)計思想，基本程序的結(jié)構(gòu)方式只有三種，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序:順序結(jié)構(gòu)、條件分支

11、結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。; 依據(jù)計算模塊化程序 :把一個總的控制目標(biāo)程序分成多個具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。這種方法叫做模塊化程序設(shè)計。我們建議經(jīng)常采用這種程序設(shè)計思想，因?yàn)楦髂K具有相對獨(dú)立性，相互連接關(guān)系簡單，程序易于調(diào)試修改。特別是用于復(fù)雜控制要求的生產(chǎn)過程。（ 2） PLC 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計要點(diǎn)。PLC 控制系統(tǒng) I/O 分配，依據(jù)生產(chǎn)流水線從前至后，I/O 點(diǎn)數(shù)由小到大 ;盡可能把一個系統(tǒng)、設(shè)備或部件的I/O 信號集中編址，以利于維護(hù)。定時器、計數(shù)器要統(tǒng)一編號，不可重復(fù)使用同一編號，以確保PLC 工作運(yùn)行的可靠性。程序中大量使用的內(nèi)部繼電器

12、或者中間標(biāo)志位（不是I/O位），也要統(tǒng)一編號，進(jìn)行分配。在地址分配完成后，應(yīng)列出彼此有關(guān)的輸出器件，如電機(jī)的正I/O 分配表和內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位分配表。/反轉(zhuǎn)等，其輸出地址應(yīng)連續(xù)安排，如Q2.0/Q2.1等。（ 3 ） PLC 控制系統(tǒng)編程技巧。 PLC 程序設(shè)計的原則是邏輯關(guān)系簡單明了，易于編程輸入，少占內(nèi)存，減少掃描時間，這是 PLC 編程必須遵循的原則。下面介紹幾點(diǎn)技巧。PLC 各種觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序來減少觸點(diǎn)使用次數(shù)。同一個繼電器線圈在同一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤動作，在程序中盡量要避免線圈重復(fù)使用。如果必須是雙線圈輸出，可以采用置

13、位和復(fù)位操作（以 S7-300 為例如 SQ4.0 或者RQ4.0 ）。如果要使 PLC 多個輸出為固定值1 （常閉），可以采用字傳送指令完成，例如Q2.0 、Q2.3 、Q2.5 、Q2.7 同時都為 1 ，可以使用一條指令將十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)0A9H 直接傳送 QW2 即可。對于非重要設(shè)備，可以通過硬件上多個觸點(diǎn)串聯(lián)后再接入PLC 輸入端，或者通過PLC 編程來減少I/O 點(diǎn)數(shù)，節(jié)約資源。例如:我們使用一個按鈕來控制設(shè)備的啟動/停止，就可以采用二分頻來實(shí)現(xiàn)。模塊化編程思想的應(yīng)用:我們可以把正反自鎖互鎖轉(zhuǎn)程序封裝成為一個模塊，正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動封裝成為一個模塊，在 PLC 程序中我們可以重復(fù)調(diào)用該模塊，

14、不但減少編程量，而且減少內(nèi)存占用量, 有利于大型PLC程序的編制。4 PLC 控制系統(tǒng)程序的調(diào)試PLC 控制系統(tǒng)程序的調(diào)試一般包括I/O 端子測試和系統(tǒng)調(diào)試兩部分內(nèi)容，良好的調(diào)試步驟有利于加速總裝調(diào)試的過程。4.1I/O 端子測試用手動開關(guān)暫時代替現(xiàn)場輸入信號，以手動方式逐一對PLC 輸入端子進(jìn)行檢查、驗(yàn)證，PLC 輸入端子的指示燈點(diǎn)亮，表示正常;反之，應(yīng)檢查接線或者是I/O 點(diǎn)壞。我們可以編寫一個小程序，在輸出電源良好的情況下，檢查所有PLC 輸出端子指示燈是否全亮。PLC 輸入端子的指示燈點(diǎn)亮，表示正常。反之，應(yīng)檢查接線或者是I/O 點(diǎn)壞。4.2系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)首先按控制要求將電源、外部

15、電路與輸入輸出端子連接好，然后裝載程序于PLC 中，運(yùn)行PLC 進(jìn)行調(diào)試。將PLC 與現(xiàn)場設(shè)備連接。在正式調(diào)試前全面檢查整個PLC 控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設(shè)備連接線、 I/O 連線等。在保證整個硬件連接正確無誤的情況下即可送電。把 PLC 控制單元的工作方式設(shè)置為 “RUN”開始運(yùn)行。反復(fù)調(diào)試消除可能出現(xiàn)的各種問題。在調(diào)試過程中也可以根據(jù)實(shí)際需求對硬件作適當(dāng)修改以配合軟件的調(diào)試。應(yīng)保持足夠長的運(yùn)行時間使問題充分暴露并加以糾正。調(diào)試中多數(shù)是控制程序問題。一般分以下幾步進(jìn)行:（ 1） 對每一個現(xiàn)場信號和控制量做單獨(dú)測試;（ 2） 檢查硬件 /修改程序 ;（ 3 ） 對現(xiàn)場信號和控制量做綜合測

16、試 ;（ 4） 帶設(shè)備調(diào)試 ;（ 5） 調(diào)試結(jié)束。5 結(jié)束語PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計是一個步驟有序的系統(tǒng)工程，要想做到熟練自如，需要反復(fù)設(shè)計和實(shí)踐。本文是PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的效果。PLC現(xiàn)場工程師工作指南（上）在我從事自動化的職業(yè)生涯近二十年的時間里，我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)試的工程師的能力和工作水平的高低， 對于一個項目的成敗是最關(guān)鍵的因素。 但許多工程師在趕赴現(xiàn)場執(zhí)行任務(wù)前， 缺乏必要的心理準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備， 因此，到現(xiàn)場后根本無法發(fā)揮自己的能力。 因此，在這里把自己的一些體會寫出來， 希望能夠?qū)λ械募夹g(shù)工程師有一些啟發(fā)。一、出發(fā)前的準(zhǔn)備從事 PLC的技術(shù)支持的人

17、，如果是要到現(xiàn)場開始進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，無論是對 OEM 客戶，還是對一個過程控制的系統(tǒng)集成， 都要在事先做好一些準(zhǔn)備工作。 就像一個“驢友”出行前，要更換自己的服裝尤其是鞋子，帶好水、食品，還要準(zhǔn)備在野外的一些防身用品，如果是過夜的話，還要有帳篷、手電筒等一樣，作為一個職業(yè)的 PLC技術(shù)支持工程師，也有不少的東西是要準(zhǔn)備的。首先要安排自己的 行程計劃和衣食住行 。如果是需要住宿的話， 那么如何定機(jī)票、酒店（旅館、招待所），這里就不多說了。如果時間很長（如超過一個月），為了省錢，就要考慮在當(dāng)?shù)刈夥孔恿耍?尤其是出發(fā)的是一個小組， 而不是一個人的時候。衣食住行，這些問題與普通的旅行是一樣的， 雖然這些

18、問題對你完成任務(wù)的影響力并不亞于你的專業(yè)水平。 想象一下，你到了現(xiàn)場， 因?yàn)槭澄镏卸緦?dǎo)致一個星期拉痢疾的情況會對工作造成什么樣的影響， 就知道該準(zhǔn)備那些東西了。 通常，有經(jīng)驗(yàn)的自動化公司的行政部門會為工程師考慮好這些情況， 但是，作為工程師自己一定要進(jìn)行確認(rèn)，看看是否所有的事情都已經(jīng)安排好了。安頓好了衣食住行的后， 要準(zhǔn)備自己的 工具 。作為 PLC的現(xiàn)場調(diào)試工程師， 并不需要很多的調(diào)試工具。但是，一個螺絲刀、一臺萬用表，還是必備的。另外，如果要與現(xiàn)場的儀表傳感器進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的時候， 還要有一臺信號發(fā)生器來模擬現(xiàn)場儀表的信號，以確定當(dāng)發(fā)生問題時，現(xiàn)場的信號是完好的。還有，一臺結(jié)實(shí)的手提電腦，是

19、你編程和調(diào)試的必需的工具。 雖然這些工具你可以要求用戶準(zhǔn)備好，但是，作為一個職業(yè)的 PLC工程師，如果連這幾樣工具都沒有， 會被用戶懷疑你的職業(yè)水平的。 其它的一些儀器儀表， 如果需要的話， 你可以向公司或者客戶提出來，讓他們提前準(zhǔn)備，比如，示波器、穩(wěn)壓電源等等。畢竟這些不那么通用的儀器，通常是不可能隨身攜帶或備用的。有一些常被忽視的小東西 ，你準(zhǔn)備了之后一定有用的。 如，電氣膠帶、熱縮套管、打火機(jī)（你吸煙的話自然會有，沒有別人也會有），束線帶、還有，如果現(xiàn)場接線已經(jīng)完成了， 要準(zhǔn)備好一些與信號線相同的電纜， 和一些固定基座的螺絲。 你可能懷疑要這些做什么用，相信我，帶上這些，雖然有些只值幾分

20、錢，但到了現(xiàn)場后，可能會節(jié)約你一天甚至幾天的時間， 尤其是你去的地方是在一個偏遠(yuǎn)的山區(qū)的時候。雖然在發(fā)貨的時候廠家都有螺絲釘， 但是到了現(xiàn)場什么都有可能發(fā)生，如果螺絲釘不夠（而這是每次都必然發(fā)生的），會引起許多問題。除了以上的東西， 就是這次調(diào)試所要帶的 備品備件 了。雖然現(xiàn)場的貨物清單可能會已經(jīng)考慮了備品備件的問題， 但為了應(yīng)付萬一的情況， 有些備件你最好還是自己要隨身攜帶。首先是 PLC的基板（有的成為機(jī)架）、電源、 CPU模塊，因?yàn)檫@些是一臺 PLC能夠工作的基礎(chǔ)， 如果現(xiàn)場只有一套系統(tǒng)， 那么這些模塊就只有一個，假如沒有備分的話，一旦出現(xiàn)故障，你的所有的工作都必須停下來。因此最好帶上一

21、套。其它的 I/O 模塊和通訊模塊， 如果現(xiàn)場只有一個的， 你都要考慮在多帶一個。 對于那些現(xiàn)場已經(jīng)有兩塊以上的模塊，你就不用考慮自己帶了。二、設(shè)計交底工作如果系統(tǒng)設(shè)計不是你自己做的， 那么在出發(fā)前， 就要與系統(tǒng)的設(shè)計人員進(jìn)行充分的溝通，對于不清楚和不明白的地方， 一定要弄清楚， 確保自己清晰地理解了要完成的工作目標(biāo)， 和設(shè)計者的意圖。 不要輕易否定設(shè)計者的方案， 也不要輕易地說別人那里設(shè)計得不行。但是，因?yàn)槟闶菑氖卢F(xiàn)場的工程師，因此，也不必過于迷信設(shè)計者。你可以提出自己的建議。比如，PLC的機(jī)架和 CPU模塊和 I/O 模塊的搭配原則， 可能有時候，設(shè)計師不知道你所用的 PLC 的機(jī)架有 4

22、 槽、 6 槽和 8 槽，甚至 12 槽的，因此，也許全部都選了 8 槽的，而導(dǎo)致了幾個槽的空缺，你可以建議它修改為 4 槽或 6 槽的。方案設(shè)計中， 最容易出問題的地方是通訊， 現(xiàn)場調(diào)試最麻煩的地方也是通訊， 所以對于通訊的部分， 你必須清晰了解系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)， 并且對需要進(jìn)行通訊的東西在出發(fā)前就要全部進(jìn)行一遍調(diào)試， 而且要確認(rèn)其中的所有需要通訊的模塊是可以通訊的。比如，操作臺電腦、觸摸屏、 PLC、變頻器、其它的 PLC、一些智能儀表和儀器，如果這些東西需要通訊的話， 你必須要確認(rèn)它們相互之間是可以通訊的，如果你不確認(rèn)的話，就要與廠家聯(lián)絡(luò)，并親自再試一次。如果 PLC的節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，要考慮距

23、離和廠家 CPU的限制。如果系統(tǒng)較大，遠(yuǎn)程單元、本地機(jī)架數(shù)量、每個機(jī)架的模塊數(shù)量的限制，并非出于系統(tǒng)功能和技術(shù)上的限制，而是由于使用規(guī)范性的限制。在系統(tǒng)硬件組態(tài)時，要考慮這些模塊的搭配作用。對于電源模塊的配置 , 一個資深的工程師應(yīng)該能夠做出比較合理的搭配。例如，電源模塊通常有 5A 和 10A 的分別，如果模塊較少， 可以選用功率小的電源模塊，如果模塊較多，則應(yīng)該選用大功率的電源模塊。而一般，如果現(xiàn)場儀表需要 PLC 也供應(yīng) 24V 直流電源而不是采用外部電源供電（如 RTU）的情景，通常 CPU所在的機(jī)架上選用大功率的電源比較合理。此外，在 I/O 模塊的安裝時，根據(jù)不同的系統(tǒng)，通常同型號

24、的模塊放置在一起。但是，如果對于輸出模塊與輸入模塊形成回路的， 則可以將一個回路的參量所涉及的模塊放置在一個機(jī)架上 （或一個 CPU所控制的機(jī)架上） 比較合理。有的設(shè)計師在設(shè)計的時候不會考慮這一點(diǎn)，你可以調(diào)整過來。在選型的時候，因?yàn)楦鞣NPLC都有大型、中型、小型的分別，這些分別主要是由CPU模塊的性能不同造成的。在實(shí)際上，并非一定大型的功能就是合適的。除了價格方面的考量之外， 主要是，如果控制點(diǎn)數(shù)不多， 小型的 CPU模塊完全可以勝任，則小型的 CPU反而比大型的 CPU模塊工作還要可靠一些。因?yàn)?，小型?CPU 所涉及的資源少， 而大型 CPU的資源多， 在程序執(zhí)行中， 為處理那些程序不需用

25、到的資源時， 也要分配時間去處理， 這樣不僅造成資源的浪費(fèi)， 可能在程序處理上不及小型 CPU可以更單純和穩(wěn)定地工作。在設(shè)計交底的過程中要指出的是， 對于設(shè)計中的任何變更， 你只能提建議， 而不是擅自做修改。 因?yàn)?，你的職?zé)是按照設(shè)計施工，而不是設(shè)計，因此，對于任何你發(fā)現(xiàn)的不合理的東西， 你可以提出意見， 但必須要等到設(shè)計變更確認(rèn)書下到你手里后，你才能按照變更后的設(shè)計工作，盡管這個變更可能是你的意見。還有，即使最初的設(shè)計也是你做的， 你在變更后， 也要通知客戶， 并取得客戶的書面同意。三、裝機(jī)步驟到了現(xiàn)場后，進(jìn)行系統(tǒng)安裝前，需要考慮安裝環(huán)境是否滿足 PLC的使用環(huán)境要求，這一點(diǎn)可以參考各類產(chǎn)品

26、的使用手冊。 但無論什么 PLC，不都能裝設(shè)在下列場所：含有腐蝕性氣體之場所， 陽光直接照射到的地方， 溫度上下值在短時間內(nèi)變化急遽的地方，油、水、化學(xué)物質(zhì)容易侵入的地方，有大量灰塵的地方，振動大且會造成安裝件移位的地方。如果必須要在上面的環(huán)境使用，則要為PLC 制作合適的控制箱，采用規(guī)范和必要的防護(hù)措施。如果需要在野外極低溫度下使用，可以使用有加熱功能的控制箱。如何做這些防護(hù)箱或控制箱，各制造商和和資格的系統(tǒng)集成商將會為客戶提供相應(yīng)的供應(yīng)和設(shè)計。在使用控制箱時， 在控制箱內(nèi) OpenPLC安裝的位置要注意如下事項： 控制箱內(nèi)空氣流通是否順暢 ( 各裝置間須保持適當(dāng)?shù)木嚯x ) ，變壓器、馬達(dá)控

27、制器、 變頻器等是否與 PLC保持適當(dāng)距離， 動力線與信號控制線是否分離配置， 組件裝設(shè)之位置是否利于日后之檢修，是否需預(yù)留空間，供日后系統(tǒng)擴(kuò)充使用。除了上述注意事項之外，還有其它注意事項要留意。首先比較重要的是靜電的隔離。 靜電是無形的殺手， 但可能因?yàn)椴粫θ嗽斐缮ｋU，所以許多人常常忽視它。在中國的北方、干燥的場所，人體身上的靜電都是造成靜電損壞電子組件的因素。 雖然你被靜電打到的話， 只不過是輕微的酥麻，但這對 PLC和其它任何電子器件就足以致命了。要避免靜電的沖擊有下列三種方式：在進(jìn)行維修或更換組件時， 請先碰觸接地的金屬，以去除身上的靜電；不要碰觸電路板上的接頭或是 IC 接腳；

28、電子組件不使用時，請用有隔離靜電的包裝物， 將組件放置在里面。 想象 PLC里的元器件是一個嬌嫩的嬰兒， 而那些靜電會導(dǎo)致這個嬰兒死亡， 你就會更容易以正確的態(tài)度對待這個問題了。基座安裝 (RACK)時，在決定控制箱內(nèi)各種控制組件及線槽位置后， 要依照圖紙所示尺寸，標(biāo)定孔位， 鉆孔后將固定螺絲旋緊到基座牢固為止。 在裝上電源供應(yīng)模塊前，必須同時注意電源線上的接地端有無與金屬機(jī)殼連結(jié)， 若無則須接上。 接地不好的話，會導(dǎo)致一系列的問題，靜電、浪涌、外干擾，等等。由于不接地，往往 PLC也能夠工作，因此，不少經(jīng)驗(yàn)不足的工程師就誤以為接地不那么重要了。這就像登山的時候， 沒有系上保護(hù)纜繩一樣， 雖然

29、你正常前進(jìn)的時候， 保護(hù)纜繩沒有任何作用，但一旦你失足的時候，沒有那根繩子，你的生命就完結(jié)了。 PLC 的接地，就相當(dāng)于給 PLC系上保護(hù)纜繩。在 I/O 模塊安裝時，須注意如下事項： I/O 模塊插入機(jī)架上的槽位前，要先確認(rèn)模塊是否為自己所預(yù)先設(shè)計的模塊； I/O 模塊在插入機(jī)架上的導(dǎo)槽時，務(wù)必插到底，以確保各接觸點(diǎn)是緊密結(jié)合的； 模塊固定螺絲務(wù)必鎖緊； 接線端子排插入后，其上下螺絲必須旋緊。由于現(xiàn)場的變壓器、電機(jī)等影響，多少會有振動，如果這些螺絲釘松動了，會導(dǎo)致模塊從機(jī)架中松開。PLC現(xiàn)場工程師工作指南（下）( 續(xù)前）四、硬件模塊的組態(tài)和確認(rèn)對于各種 PLC的現(xiàn)場硬件組態(tài)和軟件調(diào)試，通常有

30、經(jīng)驗(yàn)的工程師應(yīng)該先花一些時間對自己的現(xiàn)場工作進(jìn)行一個簡單的規(guī)劃，通常應(yīng)當(dāng)采取如下的步驟：(1) 系統(tǒng)的規(guī)劃首先，必須深入了解系統(tǒng)所需求的功能，并調(diào)查可能的控制方法，同時與用戶或設(shè)計院共同探討最佳之操作程序，根據(jù)所歸納之結(jié)論來擬定系統(tǒng)規(guī)劃，決定所采行的 PLC系統(tǒng)架構(gòu)、所需之 I/O 點(diǎn)數(shù)與 I/O 模塊型式。(2) I/O 模塊選擇與地址設(shè)定當(dāng) I/O 模塊選妥后，依據(jù)所規(guī)劃之 I/O 點(diǎn)使用情形，由 PLC的 CPU系統(tǒng)自動設(shè)定 I/O 地址，或由使用者自定 I/O 模塊的地址。(3) 梯形圖程序的編寫與系統(tǒng)配線在確定好實(shí)際的 I/O 地址之后，依據(jù)系統(tǒng)需求的功能，開始著手梯形圖程序的編寫。

31、同時， I/O 之地址已設(shè)定妥當(dāng)，故系統(tǒng)之配線亦可著手進(jìn)行。(4) 梯形圖程序的仿真與修改在梯形圖程序撰寫完成后，將程序?qū)懭?PLC，便可先行在 PC與 OpenPLC 系統(tǒng)做在線連接， 以執(zhí)行在線仿真作業(yè)。 倘若程序執(zhí)行功能有誤， 則必須進(jìn)行除錯，并修改梯形圖程序。(5) 系統(tǒng)試車與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)在線上程序仿真作業(yè)下，若梯形圖程序執(zhí)行功能正確無誤，且系統(tǒng)配線亦完成后，便可使系統(tǒng)納入實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，項目計劃亦告完成。（ 6）程序注釋和歸檔為確保日后維修的便利，要將試車無誤可供實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的梯形圖程序做批注，并加以整理歸檔， 方能縮短日后維修與查閱程序之時間。這是職業(yè)工程師的良好習(xí)慣，無論對今后自己進(jìn)行維護(hù)，或

32、者移交用戶，這都會帶來極大的便利，而且是你的職業(yè)水準(zhǔn)的一個體現(xiàn)。以上工作中，復(fù)雜的系統(tǒng)規(guī)劃可能需要幾天甚至更長的時間，但一個簡單的系統(tǒng)規(guī)劃在一個具有良好的職業(yè)習(xí)慣的編程工程師手中，可能只需要幾個小時。這里要強(qiáng)調(diào)一個問題，是十分簡單但卻幾乎每個項目都會發(fā)生的，那就是對 PLC的接線。這往往是經(jīng)驗(yàn)不足的工程師常常忽略的一個問題。 其實(shí)，現(xiàn)場調(diào)試大部分的問題和工作量都是在接線方面。 有經(jīng)驗(yàn)的工程師首先應(yīng)當(dāng)檢查現(xiàn)場的接線。通常，如果現(xiàn)場接線是由用戶或者其它的施工人員完成的， 則通過看其接線圖和接線的外觀， 就可以對接線的質(zhì)量有個大致的判斷。 然后要對所有的接線進(jìn)行一次完整而認(rèn)真的檢查。 現(xiàn)場由于接線錯

33、誤而導(dǎo)致 PLC被燒壞的情況屢次發(fā)生，在進(jìn)行真正的調(diào)試之前，一定要認(rèn)真地檢查。即便接線不是你的工作，檢查接線也是你的義務(wù)和責(zé)任，而且，可以省去你后面大量的時間。五、通訊的設(shè)置現(xiàn)在的PLC 大多數(shù)需要與人機(jī)界面進(jìn)行連接，而下面也常常有變頻器需要進(jìn)行通訊，而在需要多個 CPU 模塊的系統(tǒng)中， 可能不同的CPU 所接的 I/O 模塊的參量有需要協(xié)同處理的地方，或者，即使不需要協(xié)同控制， 可能也要送到某一個中央控制室進(jìn)行集中顯示或保存數(shù)據(jù)。 即便只有一個 CPU模塊，如果有遠(yuǎn)程單元的話， 就牽涉到本地 CPU模塊與遠(yuǎn)程單元模塊的通訊。此外，即使只有本地單元， CPU模塊也需要通過通訊口與編程器進(jìn)行通訊

34、。因此， PLC的通訊是十分重要的。而且，由于涉及到不同廠家的產(chǎn)品，通訊往往是令人頭痛的問題。PLC 的通訊有 RS232、RS485、以太網(wǎng)等幾種方式。通訊協(xié)議有 MODBUS、PROFIBUS、LONWORKS、DEVICENET等等，通常以 MODBUS協(xié)議使用得最為廣泛，而其它的協(xié)議則與產(chǎn)品的品牌有關(guān)。 今后，應(yīng)該是工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議會越來越普遍。PLC 與編程器或手提電腦的通訊大部分采用 RS232協(xié)議的串口通訊。用戶在進(jìn)行程序下載和診斷時都是這種方式， 但是，這種通訊的方式絕不僅限于此。在大量的機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)中， PLC都是采用這種方式與人機(jī)界面進(jìn)行通訊的。人機(jī)界面通常也是采用串口，

35、協(xié)議則以 MODBUS為主，或者是專門的通訊協(xié)議。而界面方面則由 HMI的廠家提供軟件來進(jìn)行設(shè)計?，F(xiàn)在的 PANEL PC也有采用這種方式來進(jìn)行通訊的，在 PANEL PC上運(yùn)行一些組態(tài)軟件，通過串口來存取 OpenPLC的數(shù)據(jù)，由于 PANEL PC的逐漸輕型化和價格的下降，這種方式也越來越多地被使用。在需要對多臺 PLC進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的時候，如果 PLC的數(shù)量不是很多（ 15 個節(jié)點(diǎn)以內(nèi)）、數(shù)據(jù)傳輸量不大的系統(tǒng)， 常采用的方式是通過 RS485所組成的一個簡單串行通訊口連接的通訊網(wǎng)絡(luò)。 由于這種通訊方式編程簡單， 程序運(yùn)行可靠， 結(jié)構(gòu)也比較合理， 因此很受離散制造行業(yè)的工廠工程師的歡迎。 在總的

36、 I/O 點(diǎn)數(shù)不超過上 10000 個，開關(guān)量 I/O 點(diǎn)占 80%以上的系統(tǒng)，都可以采用這種通訊方式能夠穩(wěn)定而可靠地運(yùn)行。如果對通訊速度要求較高的場合，可以采用點(diǎn)到點(diǎn)的以太網(wǎng)通訊方式。使用控制器的點(diǎn)到點(diǎn)通訊指令， 通過標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)口， 用戶可以在控制器之間或者擴(kuò)展控制器的存儲器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這 PLC較為廣泛使用的一種多 CPU 模塊的通訊方式， 與串口的 RS485所構(gòu)成的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)相比， 由于以太網(wǎng)的速度大大加快，加上同樣具有連接簡單，編程方便的優(yōu)勢，更方便的是，與上位機(jī)可以直接通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，因此很受用戶的歡迎。 甚至，在一些單臺 PLC和一臺 PANELPC構(gòu)成的人機(jī)界面的系

37、統(tǒng)中， 由于 PANELPC中通常有內(nèi)置的以太網(wǎng)口，也有用戶采用這種通訊方式。目前， OpenPLC對一些 SCADA系統(tǒng)和連續(xù)流程行業(yè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，基本上采用這樣的方式。還有一種分布式網(wǎng)絡(luò)在大型 PLC系統(tǒng)中是最為廣泛考慮的結(jié)構(gòu)。通過使用人機(jī)界面 (HMI) 和 DDE服務(wù)器均可獲得對象控制器的數(shù)據(jù)，同時可以通過 Internet 遠(yuǎn)程獲得該控制器的數(shù)據(jù)。各個 CPU獨(dú)立運(yùn)行，通過以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用C/S 方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取。 數(shù)據(jù)的采集和控制功能的實(shí)現(xiàn)都在 OpenPLC的 CPU模塊中實(shí)現(xiàn)，而數(shù)據(jù)的保存則在上位機(jī)的服務(wù)器中完成。 數(shù)據(jù)的顯示和打印等則通過 HMI界面和組態(tài)軟件來實(shí)

38、現(xiàn)。六、軟件調(diào)試PLC的內(nèi)部固化了一套系統(tǒng)軟件， 使得你開始能夠進(jìn)行初始化工作和對硬件的組態(tài)。 PLC的啟動設(shè)置、看門狗、中斷設(shè)置、通訊設(shè)置、 I/O 模塊地址識別都是在PLC的系統(tǒng)軟件中進(jìn)行的。每種 PLC都有各自的編程軟件作為應(yīng)用程序的編程工具，常用的編程語言是梯形圖語言，也有 ST、IL 和其它的語言。如何使用編程語言進(jìn)行編程，這里就不細(xì)述了。但是，用一種編程語言編出十分優(yōu)化的程序，則是工程師編程水平的體現(xiàn)。每一種 PLC的編程語言都有自己的特色，指令的設(shè)計與編排思路都不一樣。如果對一種 PLC的指令十分熟悉，就可以編出十分簡潔、優(yōu)美、流暢的程序。例如，對于同樣的一款 PLC的同樣一個程

39、序的設(shè)計， 如果編程工程師對指令不熟悉，編程技巧也差的話，需要 1000 條語句；但一個編程技巧高超的工程師，可能只需要 200 條語句就可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能。 程序的簡潔不僅可以節(jié)約內(nèi)存， 出錯的概率也會小很多， 程序的執(zhí)行速度也快很多， 而且，今后對程序進(jìn)行修改和升級也容易很多。所以，雖然說所有的PLC的梯形圖邏輯都大同小異，一個工程師只要熟悉了一種PLC的編程，再學(xué)習(xí)第二個品牌的PLC就可以很快上手。但是，工程師在使用一個新的PLC的時候，還是應(yīng)該仔細(xì)將新的 PLC的編程手冊認(rèn)真看一遍， 看看指令的特別之處， 尤其是自己可能要用到的指令，并考慮如何利用這些特別的方式來優(yōu)化自己的程序。各個 PLC的編程語言的指令設(shè)計、界面設(shè)計都不一樣，不存在孰優(yōu)孰劣的問題，主要是風(fēng)格不同。 我們不能武斷地說三菱 PLC的編程語言不如西門子的STEP7，也不能說 STEP7比 ROCKWELL的 RSLOGIX要好，所謂的好與不好