PLC教學(xué)實習(xí)設(shè)備的設(shè)計與製作
摘要
由論是國內(nèi)還是國外，可編程式控制器（簡稱PLC）都已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最主要的自動化裝置之一，它代表了當(dāng)前電氣程控技術(shù)的世界先進(jìn)水平，傳統(tǒng)的繼電器式控制正面臨巨大的挑戰(zhàn)。PLC是一種采用集成電路和大規(guī)模集成電路等電子技術(shù)，專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)專用微機(jī)。它比繼電器控制更可靠、功能更齊全、響音速度更快、使用和操作也更靈活方便。由于PLC采用面向問題、面向用戶的指令語言來完成工業(yè)現(xiàn)場的邏輯運算、順序控制、定時計數(shù)、數(shù)據(jù)運算和模擬控制；由于PLC可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、擴(kuò)展方便以及它與數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人看作機(jī)械工業(yè)自動化的三大支柱。有鑒于此，故本組專題制作之設(shè)計理念，均朝一大方向去思考與研究，希望藉由本組所設(shè)計制作出的作品，能達(dá)到快速學(xué)習(xí)PLC于各種工業(yè)控制技術(shù)的目標(biāo)。
致謝
感謝老師給我們這次機(jī)會且指導(dǎo)我們，在我們遇到瓶頸時，給予適時的鼓勵與建議，使我們學(xué)到遇到困難就必須努力解決，且對PLC有更進(jìn)一步的了解。
壹、前言
一.發(fā)展過程
隨著機(jī)械和其它設(shè)備在工廠自動領(lǐng)域中，多種整合快速變化的影響，設(shè)計省時、省力、自動化控制是必然的趨勢。在歐美國家早期的自動化機(jī)械，其控制部門，是由繼電器、按鈕開關(guān)、計時器、計數(shù)器及感測開關(guān)等所構(gòu)成，已達(dá)到控制目的。但是在生產(chǎn)線上，為應(yīng)付各種管是的控制，其控制器經(jīng)常面臨需要修改的'情況，而且計時器或計數(shù)器，也無法達(dá)到同步操作于是要求下列條件設(shè)計可程式控制器：
1.體積小
2.容易維修，可靠性高
3.可重復(fù)使用
4.容易設(shè)定或更變程式
5.適用于工廠惡劣環(huán)境
6.價格低
7.能與電腦鏈結(jié)操作
于是工程師們開始將繼電器控制相同或相近的動作功能歸納，寫出了動作流程圖，稱為階梯流程圖，雖然符合上述一些條件，但價格高，體積龐大，而且繼電器接觸不良，所以再經(jīng)過改良，當(dāng)時由于半導(dǎo)體業(yè)，建議用微處理機(jī)(CPU)為主的控制方式處理，因而第一臺可程式就誕生。
可程式共控器簡稱PC或PLC，為了與個人電腦PC區(qū)別，所以國人慣用PLC稱呼。
由于為處理機(jī)技術(shù)進(jìn)步，可程式控制器加入了人機(jī)介面功能、演算與通信功能等，始可程式控制器更彈性化與功能化，由于CMOS的技術(shù)不斷的進(jìn)步，記憶體容量的增加，于是程序控制的石化工廠或制程工廠亦大量使用可程式控制器，并與電腦連線，結(jié)合圖控系統(tǒng)，作更完善的監(jiān)控系統(tǒng)圖面。
二.優(yōu)點與應(yīng)用
可程式控制器的使用，改善了很多傳統(tǒng)繼電器的缺點，其設(shè)計更趨人性化，所以是值得去了解與使用的控制器 它具有下列的姓優(yōu)點
1.利用微處機(jī)處理資料，運算與通信能力強(qiáng)
2.可程式化的設(shè)計，修改程式容易
3.體積小，適合各種環(huán)境
4.抗雜訊
5.模組化設(shè)計，擴(kuò)充容易
6.自我診斷功能強(qiáng)
7.系統(tǒng)可信度高，穩(wěn)定
8.人性化設(shè)計與親和力
三.未來發(fā)展
由于科技的進(jìn)步，可程式控制器的功能亦隨著增強(qiáng)，而且CPU的處理速度不斷的提高，往后PLC的資料演算處理將更快，以往集中控制管理的方式，會隨著通信能力的提升而成為分散式控制系統(tǒng)。
圖控與人機(jī)介面對可程式控制系統(tǒng)亦是相當(dāng)重要。未來的PLC并不是只有順序控制功能，而是配合電腦、控制、通訊成為一個全能性，具容易操作的控制器。
貳、設(shè)計原理
一.基本原理
可程式控制器在日本發(fā)展相當(dāng)快速，因為它是由順序控制演變而來，所以有人稱為順序器或稱為順序控制器
工業(yè)自動控制依其應(yīng)用的特性，可分為兩種(1)為數(shù)值控制，俗稱NC控制，它是強(qiáng)調(diào)量測與定位的精準(zhǔn)度，(2)順序控制，俗稱SC控制，它強(qiáng)調(diào)的是階段、進(jìn)步、程序過程等等。NC控制講求的每一動作的尺寸或物理量的精準(zhǔn)度。而順序控是先講求先后順序的過程，其定位或物理量的量測是由外部裝置例如光電感測器，進(jìn)階開關(guān)等來決定。
制于順序控制器，大致亦可分成兩類型(1)單純進(jìn)行ON/OFF反覆動作的順序控制器，(2)依據(jù)某條件，作ON/OFF控制的條件控制。
二.概念設(shè)計
對目標(biāo)和目的的控制方式，賦予明確的概念與方向的階段。如要組立生產(chǎn)線的自動化時，將自動化的目的、規(guī)模、生產(chǎn)效益、投資效果等，與自動化案對照，并用圖表方式表示，如有修正，必須立即在圖表上表示，以減少問題的發(fā)生。
三.功能設(shè)計
對控制內(nèi)容要進(jìn)行評估分析，并對各種控制設(shè)備的規(guī)格要明確化階段。例如在立組生產(chǎn)線上，決定零件供給方式，輸送帶速度等規(guī)格，都要明確化，而且在施工期間工程、機(jī)器、控制等部門介面部分，事先要獲得充分溝通協(xié)調(diào)，以免日后出問題。
四.具體設(shè)計
具體對應(yīng)所需的硬體設(shè)備，包括可程式控制器的機(jī)種、感測器的型態(tài)，輸出的機(jī)件與操作的機(jī)件等細(xì)部的設(shè)計階段。
在軟體方面要對時序圖與流程圖，作確認(rèn)合規(guī)格整理，并進(jìn)行程式設(shè)計與編碼作業(yè)。
其他有關(guān)操作方式，例如手動操作移向自動操作或自動操作移向手動操作的條件要明確，各方面的安全性要檢討，然后反映到系統(tǒng)設(shè)計上。
五.可程式控制設(shè)計
在此階段，并不是立即化電路圖，而是先將各種規(guī)格再一次詳細(xì)分析，然后掌握正確的時序圖和流程圖，再作電路的設(shè)計工作。
時序圖很適合順序控制的程序，因為它是每一段時間變化的階梯控制。
流程圖是將控制設(shè)備和資訊流程，依據(jù)處理順序付于圖形標(biāo)記，所以稱它為流程圖，一般用于流程圖的圖形標(biāo)記，會因形狀不同而其含意不相同
流程圖越詳細(xì)，對于設(shè)計電路越能夠完善，所以在進(jìn)入繪制電路圖(階梯圖)前，流程圖與時序圖示不能缺少的。
參、制作過程
一.硬體加工程流程：
1.首先，先大略將系統(tǒng)架構(gòu)大略設(shè)計會出再將零件與零件之間的相關(guān)位子大致擬定，以便組裝。
2.再將繪圖完成的木板，鉆洞、研磨、噴漆。
3.依序把按鈕、開關(guān)、燈座、固定于木板上。
4.完成按鈕、開關(guān)、燈座以及PLC之配線組裝。
1.基板設(shè)計規(guī)劃→裁切→鉆孔→噴漆
木板
2.電器元件選購
開關(guān)及按鈕
電線
燈座
端子座
3.組裝→測試→完成
完成照與組合照
肆、實驗測試
實習(xí)名稱：搶答電路
設(shè)備需求：
1. A1 PLC 1只
2.PB 按鈕開關(guān) 4只
3.燈泡 3只
三.實習(xí)說明:
模擬綜藝節(jié)目機(jī)智問答時，每位來賓桌前有一搶答按鈕與一燈號，當(dāng)主持人說明完題目后開放搶答，只要有一位來賓搶先按鈕，該位來賓桌前之燈號即亮起，此時其他來賓即使按鈕，其桌前之燈號也不會亮。當(dāng)主持人重新啟動其桌前之歸零按鈕，則來賓前燈號熄滅，此時可以進(jìn)行下一回之搶答。
四:PLC硬體配線圖
1.將燈泡1.2.3號采用共COM并聯(lián)方式連接于A1PLC輸出接點430.431.432上，如上圖。
2.將按鈕開關(guān)PB0.1.2.3采用無電壓輸入連接于A1PLC，輸入接點400.401.402.403上，如上圖。
五:PLC階梯圖:
六:PLC程式:
1 LD x401
2 OR y430
3 ANI y431
4 ANI y432
5 ANI x400
6 OUT y430
7 LD x402
8 OR y431
9 ANI y430
10 ANI y432
11 ANI x400
12 OUT y431
13 LD x403
14 OR y432
15 ANI y430
16 ANI y431
17 ANI x400
18 OUT y432
伍、結(jié)論
這次實驗讓我們了解到PLC在生活上面是能有非常多的應(yīng)用可能，讓我們更方便許多。能應(yīng)用在汽車、糧食加工、化學(xué)制藥…等行業(yè)都有使用到。而且編程容易、抗干擾能力強(qiáng)、體積小不占空間、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高…等等優(yōu)點。可預(yù)見將來PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，是無可取代的。
陸、參考文獻(xiàn)
[1] 吳炳煌，PLC可程式控制器原理與實習(xí)，高立書局，1994。
[2] 雅虎奇摩知識
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