任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：
1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求
充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。
2. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠
保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。
3. 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便
一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。
4. 適應(yīng)發(fā)展的需要
由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。
1．存儲(chǔ)容量
存儲(chǔ)容量是指用戶程序存儲(chǔ)器的容量。用戶程序存儲(chǔ)器的容量大，可以編制出復(fù)雜的程序。一般來(lái)說(shuō)，小型PLC的用戶存儲(chǔ)器容量為幾千字，而大型機(jī)的用戶存儲(chǔ)器容量為幾萬(wàn)字。
2．I/O點(diǎn)數(shù)
輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)是PLC可以接受的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總和，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備就越多，控制規(guī)模就越大。
3．掃描速度
掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。一般以掃描1K字用戶程序所需的時(shí)間來(lái)衡量掃描速度，通常以ms/K字為單位。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行各條指令所用的時(shí)間，可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時(shí)間，來(lái)衡量掃描速度的快慢。
4．指令的功能與數(shù)量
指令功能的強(qiáng)弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。編程指令的功能越強(qiáng)、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強(qiáng)，用戶編程也越簡(jiǎn)單和方便，越容易完成復(fù)雜的控制任務(wù)。
5．內(nèi)部元件的種類與數(shù)量
在編制PLC程序時(shí)，需要用到大量的內(nèi)部元件來(lái)存放變量、中間結(jié)果、保持?jǐn)?shù)據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、模塊設(shè)置和各種標(biāo)志位等信息。這些元件的種類與數(shù)量越多，表示PLC的存儲(chǔ)和處理各種信息的能力越強(qiáng)。
6．特殊功能單元
特殊功能單元種類的多少與功能的強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)。近年來(lái)各PLC廠商非常重視特殊功能單元的開發(fā)，特殊功能單元種類日益增多，功能越來(lái)越強(qiáng)，使PLC的控制功能日益擴(kuò)大
7．可擴(kuò)展能力
PLC的可擴(kuò)展能力包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展、存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)功能的擴(kuò)展、各種功能模塊的擴(kuò)展等。在選擇PLC時(shí)，經(jīng)常需要考慮PLC的可擴(kuò)展能力。
從PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)比較可知，PLC的用戶程序（軟件）代替了繼電器控制電路（硬件）。因此，對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，可以將PLC等效成是許許多多各種各樣的“軟繼電器”和“軟接線”的集合，而用戶程序就是用“軟接線”將“軟繼電器”及其“觸點(diǎn)”按一定要求連接起來(lái)的“控制電路”。
為了更好的理解這種等效關(guān)系，下面通過一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明。如圖1所示為三相異步電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)運(yùn)行的電器控制系統(tǒng)。其中，由輸入設(shè)備SB1、SB2、FR的觸點(diǎn)構(gòu)成系統(tǒng)的輸入部分，由輸出設(shè)備KM構(gòu)成系統(tǒng)的輸出部分。
圖1 三相異步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行電器控制系統(tǒng)
a）主電路 b）控制電路
如果用PLC來(lái)控制這臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，組成一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)上述分析可知，系統(tǒng)主電路不變，只要將輸入設(shè)備SB1、SB2、FR的觸點(diǎn)與PLC的輸入端連接，輸出設(shè)備KM線圈與PLC的輸出端連接，就構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出硬件線路。而控制部分的功能則由PLC的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，其等效電路如圖2所示。
圖2 PLC的等效電路
圖中，輸入設(shè)備SB1、SB2、FR與PLC內(nèi)部的“軟繼電器”X0、X1、X2的“線圈”對(duì)應(yīng)，由輸入設(shè)備控制相對(duì)應(yīng)的“軟繼電器”的狀態(tài)，即通過這些“軟繼電器”將外部輸入設(shè)備狀態(tài)變成PLC內(nèi)部的狀態(tài)，這類“軟繼電器”稱為輸入繼電器；同理，輸出設(shè)備KM與PLC內(nèi)部的“軟繼電器”Y0對(duì)應(yīng)，由“軟繼電器”Y0狀態(tài)控制對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備KM的狀態(tài)，即通過這些“軟繼電器”將PLC內(nèi)部狀態(tài)輸出，以控制外部輸出設(shè)備，這類“軟繼電器”稱為輸出繼電器。
因此，PLC用戶程序要實(shí)現(xiàn)的是：如何用輸入繼電器X0、X1、X2來(lái)控制輸出繼電器Y0。當(dāng)控制要求復(fù)雜時(shí)，程序中還要采用PLC內(nèi)部的其它類型的“軟繼電器”，如輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，以達(dá)到控制要求。
要注意的是，PLC等效電路中的繼電器并不是實(shí)際的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)。單元狀態(tài)為“１”，相當(dāng)于繼電器接通；單元狀態(tài)為“０”，則相當(dāng)于繼電器斷開。因此，我們稱這些繼電器為“軟繼電器”。
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