ＰＬＣ与工业设计

摘 要：文章阐述了PLC可编程控制器在（zài）工业自动化控制中（zhōng）的重（chóng）要性及工业应用设计的诸方面，详述了纵观全局，从局部设计起，程（chéng）序的通用性和特（tè）定性（xìng），自动化（huà）生产线的循环控制，完成一个周期后才能停车等工业控制必不可少的重要环节的设计，为相关专业的在校学生（shēng）和工程技术人员提供宝贵的经验与重要参考。
　　　自可编程控（kòng）制器（PLC）问世以（yǐ）来，它在工业自动化控制中的发展极其迅速，如今它已广泛应用于工业控制、民计民生的各个领域，PLC技术（shù）、机器人（rén）技术、CAD／CAM技术共同构成了（le）工业自（zì）动化的三（sān）大支柱。
　　作为工科院校学（xué）生（shēng）和工程技术人员（yuán）了解它（tā）、掌握它是必不可少的，这也是加快工（gōng）业自（zì）动（dòng）化进程（chéng）的关键所在。掌握并应用它来完成工（gōng）业控制与PLC设计应分（fèn）以下几个主（zhǔ）要方（fāng）面（miàn）：
一、准备知识、打好基础，奠定必要的（de）逻辑思维：
　　可编程控制器为工业控制微机，它采用的是二进制，开关或触点只有两种状态，闭合和断开，线圈、触发器，执行器也只有通电（diàn）和断电两种（zhǒng）状态，分别对（duì）应（yīng）于二进制的“1”和“0”，且它编程（chéng）语言简单，接口方便，这也是它与其他工业（yè）控制器相比最大优点，更是它得以广泛（fàn）应用并（bìng）快速发展的必（bì）要条件。因此要搞好PLC技术的工业控制设计必须（xū）有先（xiān）开课的（de）知识准备，即数字电路、电工技术、电机与控制等。
　　PLC可编程技术的工程（chéng）设计分两个方面，即逻辑设计法和经验（yàn）设计法，其（qí）中逻辑设计法就是据工业控制实际流程写（xiě）出逻辑式来（lái）完成（chéng）的。经（jīng）验设计法则是据继电（diàn）接触控制电（diàn）路的理解与工业控制环节的熟悉程度来完成的。
二、纵观全局，从局部环节设计起（qǐ）：
　　任何一个复杂的控制系统（tǒng）或控制过程都是先对一个个（gè）环节控制作起（qǐ），再完成总体设计，整个生（shēng）产线或控制系统的协调衔接，往往要先构思规划好流程图或时序（xù）图，然后再（zài）从一个个基本（běn）控制环节设计起。这些基本控制环节可简单地抽象成起动，保持停止控制电路、顺序控制（zhì）、时间控制、循（xún）环控（kòng）制等。
　　工业自动化离不开电力拖（tuō）动，电力拖动是要把电机或控制电机，按我们预想方案（àn）动起来，所以（yǐ）工业控制大部分（fèn）是先对电机进行控制（zhì），并通过它来（lái）完成对机床（chuáng）、机械手（shǒu）和各（gè）种执行（háng）器的复（fù）杂控制。
　　PLC设计编程语言包括指令表、梯形图、功能表（biǎo）图（tú）。三者是对应同一个（gè）控制的不同表示，方法可以（yǐ）互相转化，每一个执行（háng）器（或输出）必须对（duì）应于梯形图的一个阶（jiē）梯（梯级（jí））。这里我们（men）采用梯形图来表（biǎo）述（shù），因为它简单直观。
　　每一个阶梯都包含有三（sān）个最基本核心要素起动、保持（自（zì）锁）、停止（zhǐ），完成起动和停止作用的是（shì）起动按钮（常开触点（diǎn））和停止按钮（常闭触点）起保持作用的是（shì）自锁触点（常开）、起停或运行（háng）时间要定时（shí）的话，应采用定时器（qì）的常开或常闭（bì）触点来完（wán）成起（qǐ）停控制过程。
三、关于复杂的控制系统或自动化生（shēng）产线总体设计：
　　一（yī）般复杂的控制过程（chéng）、控制系（xì）统或生（shēng）产线（xiàn）控制要包括以（yǐ）上若干个不同的控制环节的设计，也是一个从单机控制到多机控（kòng）制的多元化整体设计（jì）过程（chéng），同时也要照顾到单机设计过程与多机设计过程括（kuò）相互关联、协调运行顺（shùn）序和步调一致等（děng）。
　　例一：一个单机较复杂的控制。
　　任何一（yī）个控制过程的运行开始，首先必须有一个主控（或总控）开关启（qǐ）动，往往是先起动电源接触器，这也（yě）是（shì）一个控制过程的准备。
　　第二大体上（shàng）要抓住（zhù）各个环节之间联锁、顺序、步序（xù）、协调大致几个方面。联锁、顺序、定时、电动机（jī）Y—△降压起动（dòng）的电源接触器，抢答器中的主持人按键，交通灯中的电源接触（chù）器均（jun1）属于主控开关（总电源（yuán））。
　　电动（dòng）机Y—△降压、起动、能耗制动控制起动与能耗制动时间，即Y形联接（起动）时（shí）间，能耗制（zhì）动时（shí）直流电流（liú）接入时间即涉及顺序控制和时间控制等。
　　例二：一个多机较复杂的控制过程：
如交（jiāo）通灯控制中（zhōng）的顺序、时（shí）序与协调。交通灯控制中分4个独立的控制支路，南北方向、东西方向（xiàng），主干线绿黄红与南北方（fāng）向、东（dōng）西方向的左转弯绿灯，等（děng）待灯红（hóng）灯（绿黄（huáng）红（hóng），无黄灯闪，为了简单起见）各有各（gè）的独立控制和步序，但4个独立支路之间存在着步序（xù）一致、协调统一，否则就会（huì）造成控制的混乱（luàn）。
例如：南北方向（xiàng）；南北方向左转弯；东西方（fāng）向；东（dōng）西方向（xiàng）左（zuǒ）转弯为4个独个（gè）分支，它们各自进（jìn）行时序称为纵向，但4个分支之间相互关联称为横向，它们（men）应相互照应，彼此协（xié）调，步调一致。当南北（běi）方向为绿灯通行时，另外三（sān）支必须为红灯（等待）；当南北为黄灯闪烁（提示）时，提醒人们该方向马上变为红灯，另外三支也为红（hóng）灯（等待），这些都属于相互协调、步序一致，否则造成逻辑控（kòng）制的混（hún）乱。控制无法正常进行。
四、通用程序与特定（dìng）程序，即抽象与具体的关系：
　　例如：
　　　　 以上为一通用（yòng）程序，X0为总（zǒng）控开关，起动程序或给电源，X1为总停止开关，每一个分支阶（jiē）梯都包（bāo）含起、保、停三（sān）个核心元素，它完成（chéng）的功能是按下总起（qǐ）动开关X0 y1 ON，5S后（hòu）y2 ON 5S后（hòu）y3 ON同时y2 off再过5S y4 ON，同时y3 off，直至按下停止开关X1、y1、y4则off。
　　如果把以上（shàng）程（chéng）序输入输出端口具（jù）体化（huà），它则变为一个（gè）特定的具体的程序。它可用于依次点亮三盏彩灯（dēng）（三个广告字（zì））或启动三台电机的顺序控制电路。
　　再如，y1为线路交流（liú）接触电（diàn）线圈，y2、y3、y4为短接（jiē）转子电阻的接触器，T1、T2、T3为短接转（zhuǎn）子电（diàn）阻的，该程序就变成了三相绕（rào）线式电动机转子串三纽电阻时的起动控制电路的特定程序。
五、关（guān）于循（xún）环（huán）控制：
　　每一个自动化生产线都包含若干个生产周期，汽车装配流水线（xiàn）、电视机生产线，每天（tiān）有若干台设备完成并下线，就需要多少个生产周期。一个控（kòng）制系统除了完成（chéng）一个生（shēng）产周期的控（kòng）制（zhì）外，还要保证若干个生（shēng）产周期周而复始的工作，即涉及循环（huán）控制。
　　完成循环控制的常开触点必须与起动按（àn）钮并联（lián），驱动该触点的接触器线圈，定时器线圈必须是一定要（yào）表明前一个周期的结（jié）束，下一个周期的开始。
六、关于只有完成一个周期才能（néng）停车的控制：
在一个八小时工作日内，必须要完成若干个完整的周期（即完（wán）整的（de）产品下线），不能进行（háng）到一半或未完成，就下班一走（zǒu）了之，所以，真正完全自动化的（de）生产线，操作者只需起（qǐ）停、监控，而停止按钮只要（yào）在最后一个周期开始后（hòu），任何时刻可按下停止按钮，然后通过一个特定程序段把它存起来，待完成一个周期后再停车，实质上（shàng）利用的（de）是连锁。