摘要：該文指出 PC控制系統(tǒng)設計，硬件要確定PC單機還是PC網(wǎng)絡，80點以內(nèi)的系統(tǒng)選用不須擴展模塊的PC單機，PC輸入輸出點數(shù)要留有10%余量，存儲容量和指令執(zhí)行速度是重要指標，手持編程器易于現(xiàn)場調(diào)試，選用大公司的 PC產(chǎn)品;輸入回路中電源為 AC85—240V、DC24V時，應加裝電源凈化元件，PC內(nèi)、外接DC24V“一”端和“COM”端不共接;輸出回路中輸出方式：繼電器輸出適用于不同公共點間帶不同交、直流負載，電流達2A/點;晶體管輸出適宜高頻動作，響應時間 0.2ms。每個“COM”點加一熔絲。用手持編程器編程先畫梯形圖再編程。

關鍵詞：自動控制 可編程序控制器 系統(tǒng) 設計 應用

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機的起停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設定與控制等，工業(yè)現(xiàn)場中的這些自動控制問題，若采用可編程序控制器 (PC)來解決自動控制問題已成為最有效的工具之一，本文敘述 PC控制系統(tǒng)設計時應該注意的問題。

硬件選購目前市場上的 PC產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌外，國外有：日本的 OMRON、 MITSUBISHI、 FUJJ、 anasonic,德國的 SIEMENS，韓國的 LG等。近幾年， PC產(chǎn)品的價格有較大的下降，其性價比越來越高，這是眾多技術人員選用 PC的重要原因。那么，如何選購 PC產(chǎn)品呢 ?

1.系統(tǒng)規(guī)模首先應確定系統(tǒng)用 PC單機控制，還是用 PC形成網(wǎng)絡，由此計算 PC輸入、輸出點。數(shù)，并且在選購 PC時要在實際需要點數(shù)的基礎上留有一定余量 (10%)。

2.確定負載類型根據(jù) PC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及 PC輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。

3.存儲容量與速度盡管國外各廠家的 PC產(chǎn)品大體相同，但也有一定的區(qū)別。目前還未發(fā)現(xiàn)各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個公司的開發(fā)軟件都不相同，而用戶程序的存儲容量和指令的執(zhí)行速度是兩個重要指標。一般存儲容量越大、速度越快的 PC價格就越高，但應該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用 PC產(chǎn)品。

4.編程器的選購 PC編程可采用三種方式：

一是用一般的手持編程器編程，它只能用商家規(guī)定語句表中的語句編程。這種方式效率低，但對于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)品比較適宜，并且體積小，易于現(xiàn)場調(diào)試，造價也較低。

二是用圖形編程器編程，該編程器采用梯形圖編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應用自如，但該編程器價格較高。

三是用 IBM個人計算機加 PC軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的 PC開發(fā)軟件包價格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場調(diào)試。

因此，應根據(jù)系統(tǒng)的大小與難易，開發(fā)周期的長短以及資金的情況合理選購 PC產(chǎn)品。

5.盡量選用大公司的產(chǎn)品其質(zhì)量有保障，且技術支持好，一般售后服務也較好，還有利于你的產(chǎn)品擴展與軟件升級。

輸入回路的設計

1.電源回路 PC供電電源一般為 AC85—240V(也有 DC24V)，適應電源范圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源凈化元件 (如電源濾波器、 1： 1隔離變壓器等 )。

2. Pc上 DC24V電源的使用各公司 PC產(chǎn)品上一般都有 DC24V電源，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負載時要注意容量，同時作好防短路措施 (因為該電源的過載或短路都將影響 PC的運行 )。

3. 外部 DC24V電源 若輸入回路有 DC24V供電的接近開關、光電開關等，而 PC上 DC24V電源容量不夠時，要從外部提供 DC24V電源;但該電源的 “—”端不要與 PC的 DC24V的 “—”端以及 “COM”端相連，否則會影響 PC的運行。

4.輸入的靈敏度各廠家對 PC的輸人端電壓和電流都有規(guī)定，如日本三菱公司 F7n系列 Pc的輸入值為： DC24V、 7mA，啟動電流為 4. 5mA，關斷電流小于 1. 5mA，因此，當輸入回路串有二極管或電阻 (不能完全啟動 )，或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時 (不能完全切斷 )，就會有誤動作，靈敏度下降，對此應采取措施。另一方面，當輸入器件的輸入電流大于 PC的最大輸入電流時，也會引起誤動作，應采用弱電流的輸入器件，并且選用輸人為共漏型輸入的 PC， Bp輸入元件的公共點電位相對為負，電流是流出 PC的輸入端。

輸出回路的設計

1.各種輸出方式之間的比較

(1)繼電器輸出：優(yōu)點是不同公共點之間可帶不同的交、直流負載，且電壓也可不同，帶負載電流可達 2A/點;但繼電器輸出方式不適用于高頻動作的負載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負載電流的增加而減少，一般在幾十萬次至 Jl百萬次之間，有的公司產(chǎn)品可達 1000萬次以上，響應時間為 10ms

(2)晶閘管輸出：帶負載能力為 0. 2A/點，只能帶交流負載，可適應高頻動作，響應時間為 1ms.

(3)晶體管輸出：最大優(yōu)點是適應于高頻動作，響應時間短，一般為 0.2ms左右，但它只能帶 DC 5—30V的負載，最大輸出負載電流為 0. 5A/點，但每 4點不得大于 0. 8A。

當你的系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘 6次以下時，應首選繼電器輸出，因其電路設計簡單，抗干擾和帶負載能力強。當頻率為 10次/ min以下時，既可采用繼電器輸出方式;也可采用 PC輸出驅(qū)動達林頓三極管 (5—10A)，再驅(qū)動負載，可大大減小電流。

2.抗干擾與外部互鎖當 PC輸出帶感性負載，負載斷電時會對 PC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負載應在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負載應并接浪涌吸收電路，可有效保護 PC。

當兩個物理量的輸出在 PC內(nèi)部已進行軟件互鎖后，在 PC的外部也應進行互鎖，以加強系統(tǒng)的可靠性。

3. “GOM“點的選擇不同的 PC產(chǎn)品，其 “COM”點的數(shù)量是不一樣的，有的一個 “COM”點帶 8個輸出點，有的帶 4個輸出點，也有帶 2個或 1個輸出點的。當負載的種類多，且電流大時，采用一個 “COM”點帶 1—2個輸出點的 PC產(chǎn)品;當負載數(shù)量多而種類少時，采用一個 “COM”點帶 4—8個輸出點的 PC產(chǎn)品。這樣會對電路設計帶來很多方便，每個 “COM”點處加一熔絲， 1—2個輸出時加 2A的熔絲， 4—8點輸出的加 5—10A的熔絲，因 PC內(nèi)部一般沒有熔絲。

4. PC外部驅(qū)動電路對于 PC輸出不能直接帶動負載的情況下，必須在外部采用驅(qū)動電路：可以用三極管驅(qū)，也可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅(qū)動，同時應采用保護電路和浪涌吸收電路，且每路有顯示二極管 (LED)指示。印制板應做成插拔式，易于維修。

PC的輸入輸出布線也有一定的要求，請看各公司的使用說明書。

擴展模塊的選用

對于小的系統(tǒng)，如 80點以內(nèi)的系統(tǒng).一般不需要擴展;當系統(tǒng)較大時，就要擴展。不同公司的產(chǎn)品，對系統(tǒng)總點數(shù)及擴展模塊的數(shù)量都有限制，當擴展仍不能滿足要求時，可采用網(wǎng)絡結構;同時，有些廠家產(chǎn)品的個別指令不支持擴展模塊，因此，在進行軟件編制時要注意。當采用溫度等模擬模塊時，各廠家也有一些規(guī)定，請看相關的技術手冊。

各公司的擴展模塊種類很多，如單輸入模塊、單輸出模塊、輸入輸出模塊、溫度模塊、高速輸入模塊等。 PC的這種模塊化設計為用戶的產(chǎn)品開發(fā)提供了方便。

PC的網(wǎng)絡設計

當用 PC進行網(wǎng)絡設計時，其難度比 PC單機控制大得多。首先你應選用自己較熟悉的機型，對其基本指令和功能指令有較深入的了解，并且指令的執(zhí)行速度和用戶程序存儲容量也應仔細了解。否則，不能適應你的實時要求，造成系統(tǒng)崩潰。另外，對通信接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳送速度等也要考慮。

最后，還要向 PC的商家尋求網(wǎng)絡設計和軟件技術支持及詳細的技術資料，至于選用幾層工作站，依你的系統(tǒng)大小而定。

軟件編制

在編制軟件前，應首先熟悉所選用的 PC產(chǎn)品的軟件說明書，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯，速度也快。編程結束后先空調(diào)程序，待各個動作正常后，再在設備上調(diào)試。