自考論文PC控制系統設計的要點
自考論文PC控制系統設計的要點
摘要：該文指出 PC控制系統設計，硬體要確定PC單機還是PC網路，80點以內的系統選用不須擴充套件模組的PC單機，PC輸入輸出點數要留有10％餘量，儲存容量和指令執行速度是重要指標，手持程式設計器易於現場除錯，選用大公司的 PC產品；輸入迴路中電源為 AC85—240V、DC24V時，應加裝電源淨化元件，PC內、外接DC24V“一”端和“COM”端不共接；輸出迴路中輸出方式：繼電器輸出適用於不同公共點間帶不同交、直流負載，電流達2A／點；電晶體輸出適宜高頻動作，響應時間 0.2ms。每個“COM”點加一熔絲。用手持程式設計器程式設計先畫梯形圖再程式設計。
關鍵詞：自動控制 可程式序控制器 系統 設計 應用
在現代化的工業生產裝置中，有大量的數字量及模擬量的控制裝置，例如電機的起停，電磁閥的開閉，產品的計數，溫度、壓力、流量的設定與控制等，工業現場中的這些自動控制問題，若採用可程式序控制器(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控制系統設計時應該注意的問題。
硬體選購目前市場上的PC產品眾多，除國產品牌外，國外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德國的SIEMENS，韓國的LG等。近幾年，PC產品的價格有較大的下降，其價效比越來越高，這是眾多技術人員選用PC的重要原因。那麼，如何選購PC產品呢?
1．系統規模首先應確定系統用 PC單機控制，還是用PC形成網路，由此計算PC輸入、輸出點。數，並且在選購PC時要在實際需要點數的基礎上留有一定餘量(10%)。
2．確定負載型別根據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，從而確定輸出端採用繼電器輸出，還是電晶體輸出，或品閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式，對系統的穩定執行是很重要的。
3．儲存容量與速度儘管國外各廠家的PC產品大體相同，但也有一定的區別。目前還未發現各公司之間完全相容的產品。各個公司的開發軟體都不相同，而使用者程式的儲存容量和指令的執行速度是兩個重要指標。一般儲存容量越大、速度越快的PC價格就越高，但應該根據系統的大小合理選用PC產品。
4．程式設計器的選購 PC程式設計可採用三種方式：
一是用一般的手持程式設計器程式設計，它只能用商家規定語句表中的語句程式設計。這種方式效率低，但對於系統容量小，用量小的產品比較適宜，並且體積小，易於現場除錯，造價也較低。
二是用圖形程式設計器程式設計，該程式設計器採用梯形圖程式設計，方便直觀，一般的電氣人員短期內就可應用自如，但該程式設計器價格較高。
三是用 IBM個人計算機加PC軟體包程式設計，這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PC開發軟體包價格昂貴，並且該方式不易於現場除錯。
因此，應根據系統的大小與難易，開發週期的長短以及資金的情況合理選購PC產品。
5．儘量選用大公司的產品其質量有保障，且技術支援好，一般售後服務也較好，還有利於你的產品擴充套件與軟體升級。
輸入迴路的設計
1．電源迴路 PC供電電源一般為 AC85—240V(也有DC24V)，適應電源範圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源淨化元件(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的執行)。
3. 外部DC24V電源 若輸入迴路有 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的執行。
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，關斷電流小於1．5mA，因此，當輸入迴路串有二極體或電阻(不能完全啟動)，或者有並聯電阻或有漏電流時(不能完全切斷)，就會有誤動作，靈敏度下降，對此應採取措施。另一方面，當輸入器件的輸入電流大於PC的最大輸入電流時，也會引起誤動作，應採用弱電流的輸入器件，並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。
輸出迴路的設計
1．各種輸出方式之間的比較
(1)繼電器輸出：優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於高頻動作的.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，有的公司產品可達1000萬次以上，響應時間為10ms
(2)閘流體輸出：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)電晶體輸出：最大優點是適應於高頻動作，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點不得大於0．8A。
當你的系統輸出頻率為每分鐘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，既可採用繼電器輸出方式；也可採用PC輸出驅動達林頓三極體(5—10A)，再驅動負載，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的輸出造成浪湧電流的衝擊，為此，對直流感性負載應在其旁邊並接續流二極體，對交流感性負載應並接浪湧吸收電路，可有效保護PC。
當兩個物理量的輸出在PC內部已進行軟體互鎖後，在PC的外部也應進行互鎖，以加強系統的可靠性。
3．“GOM“點的選擇不同的 PC產品，其“COM”點的數量是不一樣的，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，採用一個“COM”點帶1—2個輸出點的 PC產品；當負載數量多而種類少時，採用一個“COM”點帶4—8個輸出點的PC產品。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內部一般沒有熔絲。
4．PC外部驅動電路對於 PC輸出不能直接帶動負載的情況下，必須在外部採用驅動電路：可以用三極體驅，也可以用固態繼電器或閘流體電路驅動，同時應採用保護電路和浪湧吸收電路，且每路有顯示二極體(LED)指示。印製板應做成插拔式，易於維修。
PC的輸入輸出佈線也有一定的要求，請看各公司的使用說明書。
擴充套件模組的選用
對於小的系統，如80點以內的系統．一般不需要擴充套件；當系統較大時，就要擴充套件。不同公司的產品，對系統總點數及擴充套件模組的數量都有限制，當擴充套件仍不能滿足要求時，可採用網路結構；同時，有些廠家產品的個別指令不支援擴充套件模組，因此，在進行軟體編制時要注意。當採用溫度等模擬模組時，各廠家也有一些規定，請看相關的技術手冊。
各公司的擴充套件模組種類很多，如單輸入模組、單輸出模組、輸入輸出模組、溫度模組、高速輸入模組等。 PC的這種模組化設計為使用者的產品開發提供了方便。
PC的網路設計
當用PC進行網路設計時，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瞭解，並且指令的執行速度和使用者程式儲存容量也應仔細瞭解。否則，不能適應你的實時要求，造成系統崩潰。另外，對通訊介面、通訊協議、資料傳送速度等也要考慮。
最後，還要向 PC的商家尋求網路設計和軟體技術支援及詳細的技術資料，至於選用幾層工作站，依你的系統大小而定。
軟體編制
在編制軟體前，應首先熟悉所選用的 PC產品的軟體說明書，待熟練後再程式設計。若用圖形程式設計器或軟體包程式設計，則可直接程式設計，若用手持程式設計器程式設計，應先畫出梯形圖，然後程式設計，這樣可少出錯，速度也快。程式設計結束後先空調程式，待各個動作正常後，再在裝置上除錯。
