一、PkG定義、構(gòu)成及功能

　　可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC，是指利用微電腦技術(shù)制造的通用自動(dòng)控制設(shè)備，其利用一類可編程的存儲(chǔ)器對(duì)其內(nèi)部程序進(jìn)行存儲(chǔ)，并對(duì)諸如邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制以及算術(shù)操作等面向用戶的指令進(jìn)行執(zhí)行，同時(shí)數(shù)字或模擬式輸入及輸出方式實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程的控制。

　　從結(jié)構(gòu)方面分析，可編程邏輯控制器主要包括固定式和組合式兩種類型，其中，固定式可編程邏輯控制器主要是由中央處理器模塊、I／O模塊、內(nèi)存塊、電源以及顯示面板等部分構(gòu)成，這幾大部分共同構(gòu)成一個(gè)不可拆卸的整體。組合式可編程邏輯控制器主要是由中央處理器模塊、內(nèi)存模塊、I／O模塊、電源模塊和機(jī)架等幾大模塊按照一定的規(guī)則組合而成?？删幊踢壿嬁刂破鞯暮诵牟考褪侵醒胩幚砥鳎涑洚?dāng)著神經(jīng)中樞的角色，每套可編程邏輯控制器最少配置一個(gè)中央處理器，中央處理器的作用主要是依照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序所賦予的功能對(duì)用戶程序及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和保存，并通過掃描的方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置傳輸來的狀態(tài)及數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，在寄存器中進(jìn)行保存。中央處理器主要包括運(yùn)算器、寄存器、控制器、控制狀態(tài)總線等部分構(gòu)成，中央處理器速度及內(nèi)存容量是可編程邏輯控制器十分重要的參數(shù)，其對(duì)可編程邏輯控制器工作的速度、I／O的數(shù)量以及軟件的容量等均發(fā)揮著決定性作用，其對(duì)控制規(guī)模具有限制影響。

　　可編程邏輯控制器主要具有以下功能：第一，限時(shí)控制，可編程邏輯控制器可以提供定時(shí)器數(shù)個(gè)，同時(shí)對(duì)定時(shí)指令進(jìn)行設(shè)定，并且可以十分便捷地進(jìn)行調(diào)用或者是改動(dòng)；第二，條件控制，可編程邏輯控制器對(duì)與、或以及非等邏輯運(yùn)算指令進(jìn)行了設(shè)置，可以對(duì)繼電器并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)或者是并串聯(lián)等相關(guān)連接進(jìn)行處理；第三，步進(jìn)控制，可編程邏輯控制器的步進(jìn)控制主要體現(xiàn)為下一工序的開展，在上一工序?qū)崿F(xiàn)之后進(jìn)行，同時(shí)對(duì)移位寄存器進(jìn)行了設(shè)置；第四，通信及聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)前部分的可編程邏輯控制器已經(jīng)具備了通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I／O控制，也就是可編程邏輯控制器構(gòu)成一個(gè)分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便進(jìn)行集中管理及分散控制；最后，模數(shù)及數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，這一功能并非全部可編程邏輯控制器均具備，此功能主要是控制并調(diào)整模擬量。

二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及步驟

　　2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

　　電氣控制系統(tǒng)的主要目的是確保被控對(duì)象工藝要求得到切實(shí)滿足，促進(jìn)生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提升。在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，一般需要遵循以下幾大原則：第一，完整性原則，即確保工業(yè)生產(chǎn)過程以及機(jī)械設(shè)備控制需求得到有效滿足；第二，經(jīng)濟(jì)性原則，也就是使所設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用；第三，可靠性原則，即所設(shè)計(jì)出的PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠；最后，發(fā)展性原則，也就是要對(duì)生產(chǎn)工藝的發(fā)展予以綜合性考慮，特別是在通信性能以及I／O接口等方面預(yù)留一定的發(fā)展空間。

　　以PLC控制系統(tǒng)所承擔(dān)的控制任務(wù)為主要依據(jù)，深入分析被控對(duì)象的生產(chǎn)工藝及特性。在控制規(guī)模方面，要借助系統(tǒng)的I／O設(shè)備總數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)的控制規(guī)模進(jìn)行衡量，PLC控制系統(tǒng)主要適用于控制規(guī)模相對(duì)較大，尤其是受開關(guān)量控制的設(shè)備數(shù)量多的情況；在可靠性方面，PLC控制主要適用于I／O點(diǎn)數(shù)不超過二十的情況；在工藝復(fù)雜程度方面，PLC在工藝復(fù)雜系數(shù)較高的情況下表現(xiàn)最為突出；最后，在數(shù)據(jù)的處理速度方面，PLC主要適用于數(shù)據(jù)處理程度有限，并且主要是工業(yè)過程控制的場(chǎng)合。

　　2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

　　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要涉及到硬件及軟件兩個(gè)方面，硬件設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是PLC外部設(shè)備，軟件設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是PLC應(yīng)用程序。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟主要有以下四步：

　　(1)了解并熟悉被控對(duì)象。進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的前提是對(duì)被控系統(tǒng)有充分的認(rèn)識(shí)和了解。設(shè)計(jì)人員需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，收集相關(guān)資料，同時(shí)與操作人員進(jìn)行充分的交流和溝通，全面了解被控對(duì)象的功能、動(dòng)作時(shí)序、條件、電氣系統(tǒng)和機(jī)械及液壓之間的關(guān)系、PLC相互間是否聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)工作方式以及人機(jī)界面等相關(guān)內(nèi)容；

　　(2)選擇硬件。關(guān)于I／O設(shè)備，主要涉及到按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、位置開關(guān)以及相應(yīng)的傳感器等輸入設(shè)備，電磁閥、繼電器、接觸器、信號(hào)指示燈以及相應(yīng)的執(zhí)行器等輸出設(shè)備；可編程邏輯控制器，主要包括110模塊、可編程邏輯控制器的型號(hào)、容量以及電源等；I／O端口分配，在分配I／O通道的時(shí)候，需要提供含有I／O編號(hào)、名稱、設(shè)備代碼以及功能等相關(guān)信息在內(nèi)的I／O通道分配表；PLC外圍硬件線路圖的繪制；分配定時(shí)器、計(jì)數(shù)器以及相關(guān)的內(nèi)部輔助繼電器地址；

　　(3)應(yīng)用程序的編寫。要以控制系統(tǒng)具體要求為主要依據(jù)，選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法對(duì)可編程邏輯控制器的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。在進(jìn)行程序編寫時(shí)要確?？刂菩枨蟮某浞譂M足，對(duì)相關(guān)控制功能以及個(gè)任務(wù)程序進(jìn)行逐一編寫，對(duì)系統(tǒng)指定功能進(jìn)行完善，一般情況下，需要涉及到初始化程序、檢測(cè)、故障診斷和顯示程序、保護(hù)劑連鎖程序等內(nèi)容；

　　(4)程序的調(diào)試，主要包括模擬調(diào)試以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試兩個(gè)階段，其中，對(duì)于模擬調(diào)試而言，以現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)產(chǎn)生方式為依據(jù)，可以分為硬件模擬法以及軟件模擬法兩種。

三、PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

　　PLC控制系統(tǒng)編程軟件。在確定PLC編程語言的時(shí)候主要要考慮編寫及調(diào)試的便利性，PLC編程語言主要是面向客戶，在實(shí)踐中比較常見的PLC編程語言主要有梯形圖編程語言和指令語句表編程語言兩種。其中，梯形圖編程語言的應(yīng)用范圍最為廣泛，基礎(chǔ)是原繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖，需要提醒的是，圖中的連線代表相互間的邏輯關(guān)系。梯形圖編程格式為：編寫順序?yàn)橛缮系较?，各行由左到右，PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖編寫順序之間沒有差別；梯形圖左垂直線為起始母線，有垂直線為終止母線，各個(gè)邏輯行需始于起始母線，終于繼電器線圈或終止母線；線圈和起始母線之間必須有觸點(diǎn)，但和終止母線間不得有觸點(diǎn)。另外一種比較常見的PLC編程語言就是指令語句表編程語言，和計(jì)算機(jī)匯編語言近似，助記符語言XCPLC指令的表達(dá)也是借助便于記憶的文字符號(hào)實(shí)現(xiàn)的。同一廠家推出的PLC產(chǎn)品，助記符語言和梯形圖語言之間是能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)換的。助記符語言和梯形圖語言的適用范圍有一定區(qū)別，一般情況下，主要是在手持編程器中使用助記符語言，而計(jì)算機(jī)編程過程中主要使用梯形圖語言。

四、結(jié)語

　　綜上所述，隨著生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提高，依托于機(jī)床電氣控制的自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸成為當(dāng)今的一大熱點(diǎn)話題，可編程邏輯控制器具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：安全可靠、可以抵抗較強(qiáng)的干擾，程序編寫簡(jiǎn)單，功能優(yōu)越，能源消耗量低，在現(xiàn)代化工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用范圍越來越廣泛，PLC產(chǎn)品擁有極為樂觀的發(fā)展前景。筆者在此以三面銑組合機(jī)床為例對(duì)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思路進(jìn)行闡述。