杨昆 YANG Kun
（内蒙古兴安职业技术学院，乌兰浩特 137400）
（Xing´an Vocational and Technical College，Ulanhot 137400，China）
摘要： 可编程控制器控制系统的设计好坏决定了整个控制系统的质量和水平。可编程控制器系统设计就是根据被控对象的特点和控制要求，以可编程控制器为主要控制设备，设计生成一个控制系统。可编程控制器系统将用于长期实际生产，因此设计工作从一开始就应将各种因素考虑得尽可能全面，设计工作应当在一定的原则指导下，严格按步骤进行。
Abstract： The design of the control system of ogrammable logic controller determines the quality and level of the whole control system. The design of the ogrammable logic control system is that accoding to the characteristics and control requirements of the controlled object and taking the ogrammable logic controller as the main control equipment to design a control system. The ogrammable logic controller system will be used in practical production for a long time, so, various factors of design work should be considered comprehensively as much as possible from the beginning, the design work should be guided by certain principles and strictly proceeds by the steps.
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关键词 ：控制器；设计；调试；稳定性；可靠性
Key words： controller；design；debugging；stability；reliability
中图分类号：TP332.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）34-0209-02
作者简介：杨昆（1971-），男，内蒙古乌兰浩特人，讲师，研究方向为计算机应用和会计电算化。
1 可编程控制器控制系统设计与调试
1.1 可编程控制器系统设计的基本原则
1.1.1 满足要求 应最大限度地满足被控对象控制要求。
1.1.2 经济实用 在满足控制要求前提下，选择各类硬件配置时，要充分考虑其性能价格比，降低设计、使用、维护过程中的成本，节约开支。
1.1.3 安全可靠 硬件设计、软件编程都要保证系统安全可靠、正常运行。
1.1.4 便于扩展 应能保证系统在一定时期具有先进性，并能随时根据生产工艺要求扩展部分功能，各种硬、软件资源应适当留有余地。
1.2 可编程控制器系统设计的基本步骤
1.2.1 了解被控系统，确定控制方案 深入了解被控系统是系统设计的基础。设计前应收集好各项有关资料，同时和相关人员进行密切配合，共同解决设计中可能出现的各种问题。如果是改造旧设备，还应仔细阅读原有的电气图纸和技术资料。进而了解系统的工艺过程、工作特点、环境条件和系统的所有功能要求，分析被控对象的控制过程，明确控制要求，划分控制环节，弄清控制环节的特点及各环节之间的转移条件。划分出各种控制信号，检测反馈信号，相互转移和联系信号，并确定可编程控制器输入、输出信号，分类统计出各输入、输出量的性质及参数。在此基础上绘制出控制系统的状态转移图，确定控制方案。
1.2.2 确定可编程控制器的型号与硬件配置 对模块式可编程控制器，应确定框架或基板的型号，选择模块型号；对整体式可编程控制器，应确定基本单元和扩展单元的型号。
1.2.3 设计梯形图程序（软件设计） 首先确定用户程序的基本结构，在画出程序流程图或状态转移图后，用已掌握的编程方法将其设计成梯形图程序。
1.2.4 梯形图程序的模拟调试 根据状态转移图模拟调试，用小开关和按钮等模拟可编程控制器的输入信号或反馈信号（限位开关的通、断）。通过输出模块上各输出电器对应的发光二极管，观察各输出信号是否按设计要求变化。调试顺序控制程序的主要任务：检查程序的运行是否符合状态转移图的规定。状态转移条件的实现与驱动的负载是否按要求进行。调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统的各种工作方式、状态转移图中的每一支路都要检查、调试到。如果控制系统是由几个部分组成，则应先做局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来统调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。在软件的设计与调试的同时可编程控制器之外的其他硬件的安装、接线可同时进行。
1.2.5 现场总装调试 将可编程控制器安装在控制现场。将编好的程序送入可编程控制器内的存储器中。接人现场实际输入信号和负载，进行联机运行调试。检测硬件、软件是否满足系统控制要求。发现问题在现场相应地进行硬件或软件的调整、修改，直到符合系统的要求。
1.2.6 编写技术文件 系统调试和运行成功，并交付使用后，根据调试的最终结果，整理出完整的技术文件，提供给用户，以便系统的维修、运行和改进。
2 可编程控制器控制系统组态选择与安装
2.1 可编程控制器控制系统组态的选择
2.1.1 可编程控制器单机控制系统 该控制系统用一台可编程控制器控制一台设备（机组），当被控设备的输入/输出点数较少与其他设备之间联系时，适于采用这种控制系统。
2.1.2 集中控制系统 集中控制系统用一台可编程控制器控制多台设备（机组），该控制系统多用于各被控对象所处的地理位置较近、相互之间的动作有一定的联系的场合。与单机控制系统相比，一台可编程控制器控制多台设备可降低总的投资，但是有可能在检修其中一台设备时会影响其他设备的正常运行。
2.1.3 集散控制系统 集散控制系统中每一台可编程控制器控制一台被控设备（机组），由上位计算机（可以是工业控制计算机或中、高档可编程控制器）通过数据通信总线对系统集中管理，各可编程控制器之间可通过数据通信进行内部连锁，响应或发令等。集散控制系统多用于多台设备组成的产生线控制，当某台可编程控制器停止运行时，不会影响其他可编程控制器的工作。与集中控制系统相比较，使用的可编程控制器较多，系统硬件费用较高，但这种系统在维护、调试、扩大系统规模等方面比较灵活。
2.1.4 可编程控制器网络控制系统 这种控制系统用于大规模自动控制，系统中的计算机、可编程控制器、机器人等组成一个通信网络，网络一般分为若干层。
2.1.5 冗余控制系统 冗余控制系统一般采用两个或三个CPU模块，其中一台作主系统直接参与控制，其余的作为备用系统。参与控制的CPU出现故障时，由热备处理器自动进行切换，立即投入备用CPU。为了进一步提高系统的可靠性，某些重要的输入/输出点和连接电缆也采用冗余措施。
2.1.6 混合控制系统 实际的控制系统可能是以上几种系统的结合，部分冗余控制系统与可编程控制器网络控制相结合等，这种组合的控制系统称为混合控制系统。应根据被控对象的具体情况选择适当的控制系统组态。
2.2 可编程控制器安装与维护 可编程控制器系统的可靠性虽然很高，为保证可编程控制器控制系统长期正常合理的工作，安装时必须做到正确、牢靠、安全。
2.2.1 可编程控制器系统安装注意事项 可编程控制器系统在安装和连接元件时要全盘考虑系统布局，一方面要满足可编程控制器控制系统运行需要，还要确保能在安装的环境中无故障操作，系统的元件拆装方便，易于维修。
2.2.2 可编程控制器安装环境 由于每种控制器都有自己的环境技术条件，用户在选用时，尤其是在设计控制系统时，必须对环境条件给予充分的考虑。总之可编程控制器要注意防潮、防尘、防腐、防震，避免电磁干扰。可编程控制器最好安装在有保护型外壳的控制柜内，且可编程控制器固定要牢靠。
综上所述，可编程控制器系统将用于长期实际生产，因此设计工作从一开始就应将各种因素考虑得尽可能全面，设计工作应当在一定的原则指导下，严格按步骤进行。可编程控制器在设计时已采取了多种保护措施，使它的稳定性、可靠性都较强。一般情况下，只要对可编程控制器进行经常地定期地维护和检查，可以保证可编程控制器控制系统的正常运行。可编程控制器是专为工业环境设计的控制器，一般不需采取特殊措施，就可在工业环境中使用。但是环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都不能保证系统的正常运行。在可编程控制器系统设计时，应采取相应的可靠性措施和抗干扰措施保证系统的正常运行。
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