項目分析

項目分析需要對項目的生產(chan) 工藝、工作環境、硬件需求和控製要求等方麵進行全麵分析。這項工作是整個(ge) 係統設計的基礎。如果前期項目分析不到位，將會(hui) 造成後麵硬件選型不準確，導致工程延期。

一、項目分析

工程技術人員首先要對工程項目進行分析，即項目工程的控製流程和每個(ge) 流程的控製類型，並對整個(ge) 項目可能出現問題做出預判。

（1）分析控製流程。分析控製流程時，建議繪製相關(guan) 的控製流程圖，清晰的標注每一步工作的內(nei) 容和到下一步的條件。

（2）分析控製類型和預估PLC選型所需參數。一般PLC適用於(yu) 四種控製類型，即順序控製，過程控製，運動（或位置）控製和網絡通信等。工程技術人員在分析控製要求後，根據繪製的控製流程圖，將每個(ge) 控製流程的控製類型進行分類，再根據項目的複雜程度將組合出控製類型，因此前期準確地分析每一步的控製類型，將有助於(yu) 選型的準確和問題的預估。

在分析項目控製類型的同時，工程技術人員還要預估PLC選型所需要的重要參數值。如順序控製中的I/O點數；若使用編碼器，要根據編碼器的參數計算其輸出脈衝(chong) 的頻率值，進而換算成PLC高速計數的脈衝(chong) 頻率。再如，過程控製中模擬量數和模擬量精度、運動控製中PLC對於(yu) 伺服驅動器反饋信號的響應速度和PLC高速脈衝(chong) 輸出的數量，以及在網絡通信時，所選PLC是否支持相應的網絡類型等參數。

二、預估可能出現的問題

對於(yu) 可能出現問題的預估是工程分析中較難的環節。這不僅(jin) 需要工程技術人員對現場的工作環境和整個(ge) 項目控製難點能夠較好地把握，還要對可能出現的突發情況和危險具有前期預判。

（1）設備工作環境的把握。工程人員需要對生產(chan) 環境有較全麵的認識。如紡織機械所處工作環境的空氣濕度高、振動較大，所以設計PLC係統時要做好防震處理。又如建材加工廠的環境溫度比較高，並且有很大的粉塵和較強的靜電，因此工程技術人員要在保證電氣控製櫃通風良好的前提下，進一步做好防塵和除靜電處理。

設備工作環境的把握不僅(jin) 僅(jin) 局限於(yu) 物理的環境，隨著PLC應用的深入，更需考慮人員因素。如設備操作人員的素質較低時，需要開發較為(wei) 簡練的設備操作界麵。

（2）項目難點的預期。項目難點的預期其實就是對項目核心問題的把握。如噴氣織機設備的控製核心就是如何快速有序地控製電磁閥，利用壓縮空氣的摩擦力來牽引緯紗穿過紡織梭，完成紡織的引緯工作，這需要PLC具有非常快的響應速度。在確定項目難點後，工程技術人員可以根據難點來對PLC進行選型。從(cong) 整個(ge) 項目的角度出發，項目的難點就是係統設計的特點，也是PLC選型的方向。

（3）項目危險的前期預估。在項目設計前期，工程技術人員需對本項目可能出現的危險情況進行預判。如順序控製或運動控製中調試設備時對於(yu) 誤動作的防護；在過程控製中，測試時是否有高壓，高溫或者有毒有害物質以及相關(guan) 的防護措施。在項目設計前期對危險進行預估有助於(yu) 加強工程技術人員的安全意識。

PLC硬件選型

PLC的選型是工程技術人員根據前期項目分析和項目難點的預期來選擇合適PLC，主要依據以下原則。

一、先特殊後一般原則

根據工程經驗，大多數工程項目中製約PLC選型的因素主要集中在幾個(ge) 關(guan) 鍵點上，所以應遵循先特殊後一般的原則選擇PLC。

所謂特殊即項目有哪些特殊的控製要求，不同控製類型有著不同的首要製約因素。如順序控製中，CPU的程序容量和I/O點的擴展能力為(wei) PLC選型的主要因素。過程控製中，則以控製模擬量的數量和模擬量的精度作為(wei) 出發點進行選型。在較為(wei) 簡單的運動控製中，PLC需要接收來自現場編碼器送回的位置信號並相應地發出一定頻率的脈衝(chong) 來控製伺服電機，因此PLC處理數據的速度、輸入端接收高速脈衝(chong) 的能力和輸出端高速脈衝(chong) 的發送能力將成為(wei) PLC選型的首要因素。而在大型複合項目中，需使用不同的PLC組網，因此PLC支持的網絡類型則成為(wei) PLC選型的首要因素。

工程技術人員需按照本項目的核心需求，將不同的控製要求按照從(cong) 特殊到一般的順序進行排列，如此選型將事半功倍，更可降低工程的整體(ti) 難度。

二、由下至上原則

由下至上原則的目的是將PLC選型的性價(jia) 比最大化。目前多數廠家的PLC產(chan) 品分成多個(ge) 係列。當工程技術人員選型時，按照第一步從(cong) 特殊到一般的選型順序，從(cong) 最低款PLC開始，逐一對照性能參數。當發現不滿足要求時，考慮較高一款產(chan) 品。以此類推，直至選取全部滿足要求的PLC型號。如若由上至下選型，則會(hui) 使PLC功能浪費，造成大馬拉小車。

三、PLC開關(guan) 量輸入/輸出單元的選擇

PLC的開關(guan) 量輸入點是用來接受現場傳(chuan) 感器所輸入的電平信號，開關(guan) 時輸出點的作用根據內(nei) 部的控製信號來驅動外部負載。

（1）開關(guan) 量輸入端子的選擇。現在市麵上PLC輸入點均為(wei) 晶體(ti) 管輸入，使用者隻需要根據前期預估的輸入點數量選擇即可。但是這裏需要注意，因PLC端接線類型不同，分別有NPN和PNP兩(liang) 種輸入方式，其意義(yi) 是輸入端是以低電平有效還是以高電平有效，一旦確定輸入端的接線類型，則需選用相同類型輸入的傳(chuan) 感器，即NPN和PNP型的傳(chuan) 感器不能共用一個(ge) PLC的輸入端子。

現在市麵上PLC輸入端子多為(wei) 直流24V的輸入電壓，如果需要其將他電壓規格的傳(chuan) 感器接入到PLC，需用繼電器做相應的隔離，保證接入PLC輸入端的信號為(wei) 直流24V電壓。

（2）開關(guan) 量輸出端子的選擇。PLC開關(guan) 量輸出點的類型主要為(wei) 繼電器型輸出和晶體(ti) 管輸出兩(liang) 種。

1）繼電器輸出型。繼電器輸出負載能力好，能夠短時間承受較高過電壓和過電流，有較強的隔離作用。但是由於(yu) 繼電器內(nei) 部為(wei) 機械觸點，動作壽命有限，所以隻能用於(yu) 連接動作頻率較低且不需要高速脈衝(chong) 輸出的場合。

2）晶體(ti) 管輸出型。晶體(ti) 管型輸出是以通過控製其內(nei) 部三極管的導通為(wei) 手段，來達到控製輸出端子通斷目的，並且其內(nei) 部並沒有機械觸點結構，所以相比於(yu) 繼電器輸出觸點，晶體(ti) 管輸出觸點壽命長，動作頻率高，不易損壞，缺點為(wei) 負載能力較差。

（3）開關(guan) 量輸出端子選型的注意事項

類似於(yu) 輸入端，晶體(ti) 管輸出端子也分為(wei) NPN型和PNP型兩(liang) 種。一旦型號確定則隻能按照同種接線方式連接負載。

在實際應用中，建議工程技術人員多選用晶體(ti) 管輸出型PLC，並在輸出端使用繼電器連接外部負載，形成對於(yu) 下遊負載設備的電氣隔離，這樣的組合綜合了晶體(ti) 管壽命長和繼電器負載能力強的優(you) 點。如果現場出現電氣故障，PLC輸出端子將會(hui) 因受到隔離繼電器保護而免受損壞，隻需要更換損壞的繼電器即可。而一旦繼電器輸出型PLC端子損壞，將無法修複損壞端子。

四、先內(nei) 置後擴展原則

隨著PLC的不斷更新換代，特別是小型機功能的不斷增強，PLC單機已內(nei) 置了許多擴展模塊的功能，如模擬量功能，通信功能等。因此，選型時盡可能選用內(nei) 置功能多的PLC，既降低了成本，又節省控製櫃空間，更可以簡化設置和編程工作量。

五、PLC選型冗餘(yu) 量的把握

由於(yu) 前期預估、現場施工改動和後期維護升級的需要，PLC選型需考慮一定的冗餘(yu) 量。主要考慮I/O點的數量，較小的工程控製在20%的冗餘(yu) 範圍；較大的工程控製在5%～10%。其它如模擬量，通信和總線功能的冗餘(yu) 問題，需工程技術人員根據現場硬件配置靈活把握，如果控製功能均為(wei) PLC內(nei) 置的，則需更換高一級單機PLC；若控製功能是通過擴展模塊實現的，則考慮冗餘(yu) 時僅(jin) 需更新相應模塊即可。

PLC編程要點

（1）根據控製流程圖分配程序段

根據前期控製流程圖將控製程序分解成不同的程序段，這樣可以使程序整體(ti) 結構清晰，便於(yu) 後期調試程序。如果項目較複雜，將程序分段後便於(yu) 分配給若幹名編程人員同時編程和調試，從(cong) 整體(ti) 上提高了編程效率。

（2）編製I/O表和內(nei) 存表

編製I/O表是給每個(ge) 輸入/輸出點分配地址並做注釋，避免編程時出現I/O點混亂(luan) 的問題。編製內(nei) 存表是分配PLC內(nei) 存地址給程序的中間變量並做注釋，便於(yu) 編程時引用。

（3）簡化編程

編程員在熟悉PLC指令係統的基礎上，熟練使用高級指令編程，可以極大地減少編程工作量，節省PLC存儲(chu) 器空間，有助於(yu) 更好地發揮PLC功能。

（4）注釋清晰

為(wei) 了方便後期調試程序，編程時需將每個(ge) 相關(guan) 點的注釋清晰地標注在程序中，包括使用的特殊指令目的等。程序可讀性好，為(wei) 後期項目維護和升級打下基礎。

PLC程序調試方法

PLC應用程序的調試工作可以分為(wei) 模擬調試和聯機調試兩(liang) 個(ge) 步驟。

一、模擬調試

模擬調試是指根據開關(guan) 量I/O單元上各位對應的發光二極管的顯示狀態而不帶輸出設備進行的調試。

設計好控製程序後，一般先作模擬調試。有的PLC廠家提供了在計算機上運行、可用來替代PLC硬件來調試程序的仿真軟件，例如歐姆龍公司與(yu) CX-Programmer編程軟件配套的CX-Simulator仿真軟件等。在仿真時按照係統功能的要求，將某些輸入元件位強製為(wei) ON或OFF，或改寫(xie) 某些元件中的數據，監視係統的功能是否能正確實現。

如果連接上PLC硬件來調試程序時，可以使用接在輸入端子上的小開關(guan) 和按鈕來模擬PLC實際的輸入信號，例如用它們(men) 發出操作指令，或者用它們(men) 模擬實際的反饋信號，如行程開關(guan) 觸點的接通和斷開等。通過開關(guan) 量輸出單元上各輸出點對應的發光二極管，觀察輸出信號是否滿足設計的要求。

調試順序控製程序的主要任務是檢查程序的運行是否符合順控圖的規定，即在某一轉換實現時，是否發生活動步狀態的正確變化，該轉換所有的前級步是否變為(wei) 不活動步，所有的後續步是否變為(wei) 活動步，以及各步被驅動的負載是否發生相應的變化。在調試時應充分考慮各種可能的情況，對係統各種不同的工作方式、順控圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應逐一檢查，不能遺漏。發現問題後及時修改程序，直到在各種可能的情況下輸入信號與(yu) 輸出信號之間的關(guan) 係完全符合要求。如果程序中某些定時器或計數器的設定值過大，為(wei) 了縮短調試時間，可以在調試時將它們(men) 減小，模擬調試結束後再寫(xie) 入它們(men) 的實際設定值。

總之，模擬調試是整個(ge) 程序設計工作中一項很重要的內(nei) 容，它可以初步檢查程序的實際效果。模擬調試和程序編寫(xie) 是密不可分的，程序的許多功能是在調試中不斷修改和逐步完善的。模擬調試既可以在實驗室內(nei) 進行，也可以在現場實施。如果是在現場進行模擬調試，那就應將PLC係統與(yu) 現場信號隔離，切斷I/O單元的外部電源，以免引起不必要的損失。

二、聯機調試

聯機調試是指將PLC安裝到控製櫃中，並連接輸入元件和輸出負載，運行控製程序進行整體(ti) 調試的過程。

在對程序進行模擬調試的同時，可以設計、製作控製櫃，PLC之外其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進行。完成控製櫃內(nei) 部接線後，應測試接線。可以在控製櫃的接線端子上模擬PLC外部的開關(guan) 量輸入信號，或操作控製櫃麵板上的按鈕和指令開關(guan) ，觀察對應PLC輸入點的狀態變化是否正確。用編程器或編程軟件將PLC的輸出點強製置位或複位，觀察對應PLC的負載（如外部的繼電器、接觸器等）動作是否正常，或對應控製櫃接線端子上輸出信號的狀態變化是否正確。

對於(yu) 有模擬量輸入的係統，可以給變送器提供標準的輸入信號，通過調節單元上的電位器或程序中的參數，使模擬量輸入信號和轉換後的數字量之間的關(guan) 係滿足要求。

在現場安裝好控製櫃並完成櫃內(nei) 接線測試後，將外部的輸入元件和執行機構接入PLC，將PLC置於(yu) 運行模式，運行控製程序，檢查控製係統是否能滿足要求。

在調試過程中將暴露出PLC係統可能存在的硬件問題及梯形圖設計中的問題，發現問題後在現場加以解決(jue) ，直到完全符合要求。全部調試完成後，還要經過一段時間的試運行，以檢驗係統的可靠性。