PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、1 1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)知識(shí)目標(biāo)1. 掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟。2. 熟悉 PLC與輸入輸出設(shè)備的連接。技能目標(biāo)：1. 掌握常用控制系統(tǒng)的 PLC設(shè)計(jì)。2. 掌握 PLC控制系統(tǒng)常用外部設(shè)備的連接和調(diào)試。任務(wù)一PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟任務(wù)目標(biāo):1、掌握 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則2、掌握 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟任務(wù)教學(xué)方式：1、 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：1）最大限度地滿足控制要求充分發(fā)揮 PLC 功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)中最重要的條原則。設(shè)計(jì)人員要深 入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料。同時(shí)要注意和

2、現(xiàn)場(chǎng)工程管理和技術(shù)人員及操作人員緊密配合，共同解決 重點(diǎn)問題和疑難問題。2）保證系統(tǒng)的安全可靠保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用與維修方便在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工 程的成本。不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。4）適應(yīng)發(fā)展的需要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。2、 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟1）分析被控對(duì)象并提出控制要求詳細(xì)分析被控對(duì)象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。2）確定輸入/

3、輸出設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備（如：按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器教學(xué)步驟時(shí)間安排閱讀教材知識(shí)點(diǎn)講授任務(wù)操作評(píng)估檢測(cè)課余課時(shí) 2 2課時(shí) 2 2與課堂同時(shí)進(jìn)行教學(xué)手段及方式學(xué)生自學(xué)、查資料、相互討論1.1.總結(jié) PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則2.2.講解 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟?，F(xiàn)場(chǎng)觀察 PLCPLC 的硬件系統(tǒng)，PLCPLC 軟件操作方法。教師與學(xué)生共同完成任務(wù)的檢測(cè)與評(píng)估，并能對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析與處理讀一讀:PLC2 2等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈及其它執(zhí)行器等） 設(shè)備，以確定 PLC的 I/O點(diǎn)數(shù)。3）選擇 PLCPLC選

4、擇包括對(duì) PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇4）分配 I/O點(diǎn)并設(shè)計(jì) PLC外圍硬件線路分配 I/O點(diǎn)：畫出 PLC的 I/O點(diǎn)與輸入/輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表。5）程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)：a.控制程序；b.初始化程序；c.檢測(cè)、故障診斷和顯示等程序；d.保護(hù)和連鎖程序。6）硬件實(shí)施a. 設(shè)計(jì)控制柜和操作臺(tái)等部分的電器布置圖及安裝接線圖；b. 設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖；c. 根據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線，并進(jìn)行詳細(xì)檢查。d. 由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短。7）聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過程應(yīng)循序漸進(jìn)，

5、從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通 常只需修改部份程序即可。全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化 到 EPROM3,以防程序丟失。8）整理和編寫技術(shù)文件技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表、THINKi想一想：1、 如何確定 PLC控制系統(tǒng)的 I/O點(diǎn)數(shù)？2、 PLC程序聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，應(yīng)采取怎樣的步驟調(diào)試比較合理?,從而確定與 PLC有關(guān)的輸入/輸出PLC程序以及使用說明書等。3 3任務(wù)二PLC硬件選擇及其輸入輸出設(shè)備的連接任務(wù)目標(biāo)：1.了解 P

6、LC硬件的選擇標(biāo)準(zhǔn)；2.熟悉 PLC與輸入和輸出設(shè)備的連接方法；任務(wù)教學(xué)方式：教學(xué)步驟時(shí)間安排教學(xué)手段及方式閱讀教材課余學(xué)生自學(xué)、查資料、相互討論知識(shí)點(diǎn)1.1.介紹 PLCPLC 硬件的選擇標(biāo)準(zhǔn)。課時(shí) 2 2講授2.2.掌握 PLCPLC 與輸入和輸出設(shè)備的連接方法。任務(wù)操作課時(shí) 2 2設(shè)計(jì)實(shí)用 PLCPLC 控制系統(tǒng)。評(píng)估檢測(cè)與課堂同時(shí)進(jìn)行教師與學(xué)生共同完成任務(wù)的檢測(cè)與評(píng)估，并能對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析與處理讀一讀:一、PLC 的選擇隨著 PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號(hào)的PLG其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選

7、用PLC,對(duì)于提高 PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。PLC的選擇主要應(yīng)從 PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面 加以綜合考慮。1、 PLC 的機(jī)型的選擇選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。要從結(jié) 構(gòu)形式、安裝方式、功能要求、系統(tǒng)的可靠性等方面考慮。2、PLC容量的選擇在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I /O點(diǎn)最少。一般需要加上10%15%的裕量。此外，還要考慮存儲(chǔ)容量，存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC 系統(tǒng)的功能有關(guān)，還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，

8、其程序量可能相差25%之多。在 I /。點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，可按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加20%30%的裕量。存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，注意對(duì)存儲(chǔ)器的類型的選擇。存儲(chǔ)容量（字節(jié)）=開關(guān)量 I/O點(diǎn)數(shù) X 10 +模擬量 I/O通道數(shù) X 100二、I /。模塊的選擇1、 開關(guān)量輸入模塊的選擇輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)有直流輸入、交流輸入和交流/直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng) 輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。其中直流輸入模塊的延退時(shí)間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電 子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境；開關(guān)量輸入模塊的電壓等級(jí) 有：直流 5V、12V、24V、48V、

9、60V等；交流 110V、220V等。選擇時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模 塊之間的距離來考慮。一般 5V、12V、24V 用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5V輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過 1 0米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的。同時(shí)還要考慮輸入接線方式、同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量、輸入門檻電平等參數(shù)，對(duì)于選用高密度的輸入 模塊（如 32點(diǎn)、48點(diǎn)等），應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的60%。2、 開關(guān)量輸出模塊的選擇1）輸出方式4 4開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。其中繼電器輸出：價(jià)格便宜，可 以驅(qū)動(dòng)交、直流負(fù)載，適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過電壓和過

10、電流的能力較強(qiáng)，但 動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不超過1Hz）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點(diǎn)元件。但晶閘管 輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。2） 輸出接線方式開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式3） 驅(qū)動(dòng)能力應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模 塊無法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。4） 同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，一般來講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出

11、點(diǎn)數(shù)的60%5） 輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)。晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降 低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。3、 模擬量 I/O模塊的選擇模擬量輸入（A/D）模塊是將現(xiàn)場(chǎng)由傳感器檢測(cè)而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量。模擬量輸出（D/A）模塊是將 PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出。典型模擬量 I/O模塊的量程為-10V+10V、0+10V、420mA?,可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考 慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號(hào)，如 RTD 熱電偶等信號(hào)。4、 電源模塊及其它外設(shè)的選擇1） 電源

12、模塊的選擇電源模塊選擇僅對(duì)于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC而言，對(duì)于整體式 PLC不存在電源的選擇。電源模塊的選擇主要考慮電源輸出額定電流和電源輸入電壓。2） 編程器的選擇3） 寫入器的選擇為了防止由于干擾或鋰電池電壓不足等原因破壞RA的用戶程序，可選用 EPROIW 入器，通過它將用戶程序固化在 EPRO時(shí)。有些 PLC 或其編程器本身就具有 EPROM!入的功能。圖 8-38-3 PLCPLC 與旋轉(zhuǎn)編碼器的連接5 5三、PLC與輸入輸出設(shè)備的連接1、PLC與常用輸入設(shè)備的連接圖 8-18-1 PLCPLC 與主令電器類設(shè)備的連接PLCINCOM3 4 2 1 0 4 2 1 84218421U- C

13、OM JU X3 X|入11 X13 X15 | XL NXO X2 X4 X6 X10 X12 X14 X16 |3LU7二L2r1COM圖 8-28-2 PLCPLC 與撥碼開關(guān)的連接6 6圖 8-48-4 與傳感器類設(shè)備的連接其中電阻的選擇可參照右面的公式I -傳感器的漏電流(mA 夫UOFF-PLC輸入電壓低電平的上限值(RC-PLC的輸入阻抗(KQ)IX t/oFF(KQ)2、PLC與常用輸出設(shè)備的連接圖 8-58-5 PLCPLC 與輸出設(shè)備的一般連接方法3、PLC 與感性輸出設(shè)備的連接續(xù)流二極管的額定電流為1A、額定電壓大于電源電壓的0.47(1 F,電容的額定電壓應(yīng)大于電源的峰值電壓。接線時(shí)要注意藥流二極管的極 T生感性輸出設(shè)備rrrpre輸 出VD圖 8-68-6 PLCPLC 與感性輸出設(shè)備的連接7 7圖 8-78-7 PLCPLC 與七段 LEDLED 顯示器的連接PLC 與輸出設(shè)備連接的其它注意事