摘要：该文指出 pc控制系统设计，硬件要确定pc单机还是pc网络，80点以内的系统选用不须扩展模块的pc单机，pc输入输出点数要留有10％余量，存储容量和指令执行速度是重要指标，手持编程器易于现场调试，选用大公司的 pc产品；输入回路中电源为 ac85—240v、dc24v时，应加装电源净化元件，pc内、外接dc24v“一”端和“com”端不共接；输出回路中输出方式：继电器输出适用于不同公共点间带不同交、直流负载，电流达2a／点；晶体管输出适宜高频动作，响应时间 0.2ms。每个“com”点加一熔丝。用手持编程器编程先画梯形图再编程。

关键词：自动控制 可编程序控制器 系统 设计 应用

 

   在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程序控制器(pc)来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一，本文叙述pc控制系统设计时应该注意的问题。
    硬件选购目前市场上的pc产品众多，除国产品牌外，国外有：日本的 omron、mitsubishi、fujj、anasonic,德国的siemens，韩国的lg等。近几年，pc产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高，这是众多技术人员选用pc的重要原因。WWW.11665.COm那么，如何选购pc产品呢?
    1．系统规模首先应确定系统用 pc单机控制，还是用pc形成网络，由此计算pc输入、输出点。数，并且在选购pc时要在实际需要点数的基础上留有一定余量(10%)。
    2．确定负载类型根据pc输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及pc输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。
    3．存储容量与速度尽管国外各厂家的pc产品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的pc价格就越高，但应该根据系统的大小合理选用pc产品。
    4．编程器的选购 pc编程可采用三种方式：
    一是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。
    二是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。
    三是用 ibm个人计算机加pc软件包编程，这种方式是效率最高的一种方式，但大部分公司的pc开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。
    因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购pc产品。
     5．尽量选用大公司的产品其质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级。
    输入回路的设计
    1．电源回路 pc供电电源一般为 ac85—240v(也有dc24v)，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1：1隔离变压器等)。
    2．pc上dc24v电源的使用各公司 pc产品上一般都有dc24v电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响pc的运行)。
    3. 外部dc24v电源 若输入回路有 dc24v供电的接近开关、光电开关等，而pc上dc24v电源容量不够时，要从外部提供dc24v电源；但该电源的“—”端不要与 pc的 dc24v的“—”端以及“com”端相连，否则会影响pc的运行。
    4．输入的灵敏度各厂家对pc的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司f7n系列pc的输入值为：dc24v、7ma，启动电流为4．5ma，关断电流小于1．5ma，因此，当输入回路串有二极管或电阻(不能完全启动)，或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断)，就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于pc的最大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的 pc，bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出 pc的输入端。
    输出回路的设计
    1．各种输出方式之间的比较
    (1)继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2a／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms
    (2)晶闸管输出：带负载能力为0．2a／点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms.
    (3)晶体管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带 dc 5—30v的负载，最大输出负载电流为0．5a／点，但每4点不得大于0．8a。
当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次／min以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用pc输出驱动达林顿三极管(5—10a)，再驱动负载，可大大减小电流。
    2．抗干扰与外部互锁当 pc输出带感性负载，负载断电时会对pc的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护pc。

当两个物理量的输出在pc内部已进行软件互锁后，在pc的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。
    3．“gom“点的选择不同的 pc产品，其“com”点的数量是不一样的，有的一个“com”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“com”点带1—2个输出点的 pc产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“com”点带4—8个输出点的pc产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“com”点处加一熔丝，1—2个输出时加2a的熔丝，4—8点输出的加5—10a的熔丝，因 pc内部一般没有熔丝。
    4．pc外部驱动电路对于 pc输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管(led)指示。印制板应做成插拔式，易于维修。
    pc的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。

  扩展模块的选用
    对于小的系统，如80点以内的系统．一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请看相关的技术手册。
    各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。 pc的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。
    pc的网络设计
    当用pc进行网络设计时，其难度比pc单机控制大得多。首先你应选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃。另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。
   最后，还要向 pc的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你的系统大小而定。
    软件编制
    在编制软件前，应首先熟悉所选用的 pc产品的软件说明书，待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。