PLC控制系统设计和其他控制系统的设计内容基本类似。设计PLC系统应最大限度地满足控制对象的要求,体现PLC的性价比,充分考虑系统的安全性,便于维修和改进,输入输出和存储器容量要有一定余量,其任务实施有:
　　一、熟悉控制对象的工艺要求
　　根据该系统需要完成的控制任务,对被控对象的工艺过程、工作特点,控制系统的控制过程、控制规律、功能和特性等进行分析。
　　二、设计电气控制线路
　　电气控制线路包括下面几个设计步骤:
　　(1)根据工艺要求,确定为PLC提供输入信号的输入元件的型号和数量,以及需要控制的执行元件的型号和数量。
　　(2)根据输入元件和输出元件的型号和数量对PLC进行选型。
　　(3)将系统中的所有输入信号和输出信号集中列表,这个表格叫做PLC输入/输出分配表。表中列出各个信号的代号,每个代号分配一个编程元件号,这和PLC的接线端子是一一对应的,分配时尽量将同类型的输入信号放在一组,如接触器类放在一起,信号灯类放在一起。
　　(4)有了输入/输出分配表,就可以绘制PLC的外部线路图以及其他的电气控制线路图。设计控制线路除遵循以上步骤外,还要注意对PLC的保护。对输入电源一般要经断路器送入。为防止电源干扰,可以设置1∶1的隔离变压器或增加电源滤波器。当输入信号源为感性元件,输出驱动的负载为感性元件时,应在直流电路两端并联续流二极管;对于交流电路,应两端并联阻容吸收电路。
　　三、程序设计
　　设计程序应根据工艺要求和控制系统的具体情况,画出程序流程图,这是整个程序设计工作的核心部分。在编写程序过程中,可以借鉴现成的标准程序、参考继电器控制图。梯形图语言是最普遍使用的编程语言,根据个人爱好选用经验设计法或根据顺序功能图选用某一种设计方法。编写程序过程中,需要及时对编出的程序加以注释,以免忘记其相互关系,且要随编随注。注释包括程序的功能、逻辑关系说明、设计思想、信号的来源和去向,便于阅读和调试。
　　四、控制系统模拟调试
　　将设计好的程序用编程器输入到PLC中进行编辑和检查,改正程序设计语法错误。之后在实验室里进行用户程序的模拟运行和程序调试,发现问题立即修改和调整程序,直到符合工艺流程和状态流程图的要求。
　　模拟调试时,首先根据顺序功能图用小开关和按钮模拟PLC实际的输入信号。例如,用它们发出操作指令,或在适当的时候模拟实际的反馈信号,如限位开关触点的接通和断开。其次,通过输出模块上各输出继电器对应的发光二极管观察输出信号的变化是否满足设计的要求。
　　调试顺序控制程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能图的规定,即在某一转换条件实现时,是否发生步的活动状态的正确变化;该转换所有的前级步是否变为不活动步,所有的后续步是否变为活动步;以及各步被驱动的負载是否发生相应的变化。调试时应充分考虑各种可能,对系统各种不同的工作方式、顺序功能图中的每一条支路、各种可能的进展路线都应逐一检查,不能遗漏。发现问题后及时修改程序,直到在各种情况下输入信号与输出信号之间的关系完全符合要求。
　　在编程软件中,可以用梯形图来监视程序的运行。触点和线圈的导通状态,及状态转移图里的每一活动步都用颜色表示出来,调试效果非常明显,很容易找到故障原因,及时修改程序。用简易编程器只能看指令表里面触点的通断,不如用计算机监视梯形图直观。
　　五、现场调试
　　模拟调试好的程序传送到现场使用的PLC存储器中,可先不带负载,只带上接触器线圈、信号灯等进行调试。利用编程器的监控功能,或用计算机监视梯形图,采用分段、分级调试方法进行。待各部分功能都调试正常后,再带上实际负载运行。若不符合要求可对硬件和程序做调整,通常只需修改部分程序即可达到目的。现场调试后,如果PLC使用的是RAM存储用户程序,一般将程序固化在有长久记忆功能的可电擦除只读存储器(EPROM)卡盒中长期保存。目前使用的很多机型都是用EEPROM作为基本配置,可以减少固化这一步。特别要注意的是,如果是批量生产的设备,且程序需要固化,应该将调试好的程序直接固化一批;不需固化的也要将程序保存好,因为现场调试好的程序再次使用时就可以减少最初的程序模拟调试。
　　(作者单位:山东省泰安市高级技工学校)