PLC控制系统方案设计

  PLC一般应用于加工制造业或生产过程中设备的逻辑控制和顺序控制，其输入/输出虽多为逻辑量的场合，但随着PLC过程控制能力的增强，PLC系统也开始在工艺流程和生产过程控制中得到较为广泛的应用。尽管应用领域不尽相同，但由于PLC大多基于同样的工作原则，因此其设计步骤大体相同。一般来说，其设计过程一般可以分为需求分析、方案设计、元器件选型设计、电气系统设计、PLC程序设计、现场调试、工程验收、技术归档等环节，其设计流程如图5-1所示。

  (1)需求分析

  需求分析是要明确所设计的PLC控制系统“做什么”和“做的结果怎样”。需求分析阶段的结果是形成可操作的设计需求任务书。任务书应包含PLC控制系统所应具有的功能、性能指标、成本预算、完成期限等主要内容。如果是自主开发的工程控制系统或设备配套PLC系统，还应附有市场调研和可行性论证等内容。如果是委托设计，则应该与委托方讨论拟定的需求任务书是否满足对方的需求。

  (2)总体方案设计

  总体方案设计是要从宏观上解决“怎么做”的问题，其主要内容应包括技术路线或设计途径、关键技术、系统的体系结构、系统的1/O点数及其类型、主要低压电器的选型、PLC 软件环境、测试条件和测试方法、验收标准等。如果是委托开发，设计需求任务书和总体方案设计的主要内容往往以技术文件的形式附于合同之后。

  (3)选型设计

  选型设计的主要内容是基于总体方案设计、选择和采购PLC系统控制系统所需的各类元器件，包括PLC和低压电器两大部分。低压电器包括开关、接触器、热继电器、中间继电器、按钮、选择开关、指示灯、蜂鸣器、直流电源、隔离变压器等。PLC是选型设计阶段的重点，工艺流程的特点和应用要求是设计造型的主要依据。

  (4)电气系统设计与电控柜安装

  电气系统设计的主要任务是根据选定PLC、低压电器和现场设备的布局，设计相应的电气图和安装图。需要设计的图纸一般包括主电路图、系统电源图、输入回路图、输出回路图、端子接线图、元件安装图、面板元件布局图、操作台或控制柜简图等。最后是根据电气图，委托专业电控柜生产厂家，完成控制柜或控制操作台的安装和检验。

  (5)控制程序设计

  控制程序设计的主要任务是确定控制程序的总体设计方案和实现思路，将整个控制程序划分出主要的程序模块或子程序。最后以梯形图或语句表等形式编写控制程序，并根据控制要求对控制程序的功能进行调试和测试。

  (6)现场调试与测试

  现场调试与测试的主要任务是基于系统的设计需求，拟定调试方案，并根据调试方案进行系统功能调试和性能指标的测试，形成测试报告，核对用户需求或设计需求与系统现有功能、指标的一致性程度。如果系统存在局部错误或不能满足某些设计需求，则应提出局部修改意见，并对电气系统和PLC控制程序进行修改，直至满足设计需求。原则上，应尽可能通过修改控制程序来满足设计需求。当然，若是方案性的错误或按既定的方案无法满足设计需求，也必须考虑修改设计方案。

  (7)工程验收和技术归档

  工程结束后，必须经过现场投运、试用和用户的验收。属于国家或部委的科研项目，还应通过有关部门的鉴定。按照国家的有关规定，工程一旦移交给用户后，维护工作就开始了，这项工作一直要持续到该产品退出市场。为了便于维护和工程资源的重用性需求，必须编制相应的技术文档。提供给用户的安装手册、操作手册和维护手册等是技术文档的重要组成部分。技术文档必须按国家标准对其进行标准化，经相关人员审核后存入技术档案室进行统一管理。