項(xiàng)目八PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、2022-5-21PLC應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程邢貴寧2009年9月22022-5-2項(xiàng)目八項(xiàng)目八 PLCPLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)n知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)n1. 掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟。n2熟悉PLC與輸入輸出設(shè)備的連接。n技能目標(biāo)：技能目標(biāo)：n1.掌握常用控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)。n2.掌握PLC控制系統(tǒng)常用外部設(shè)備的連接和調(diào)試。32022-5-2任務(wù)一任務(wù)一 PLCPLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 及步驟及步驟n在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： n 1）最大限度地滿足控制要求 n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)

2、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(wèn)題和疑難問(wèn)題。n2）保證系統(tǒng)的安全可靠 n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。42022-5-2n3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用與維修方便 n 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)。n4）適應(yīng)發(fā)展的需要 n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 n1）分析被控對(duì)象并提出控制要求n詳細(xì)分析被控對(duì)象的工藝過(guò)程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間

3、的配合，提出被控對(duì)象對(duì)PLC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。52022-5-2n2）確定輸入輸出設(shè)備n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），從而確定與PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。n3）選擇PLCnPLC選擇包括對(duì)PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇n4）分配I/O點(diǎn)并設(shè)計(jì)PLC外圍硬件線路n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。 62022-5-2n5）程序設(shè)計(jì)n程序設(shè)計(jì)：a.控制程序；b.初始化

4、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。n6）硬件實(shí)施na.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；nb.設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖；nc.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。nd.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。 72022-5-2n7）聯(lián)機(jī)調(diào)試n聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過(guò)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(guò)程應(yīng)循序漸進(jìn)，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。n全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程

5、序不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。n8）整理和編寫技術(shù)文件n技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序以及使用說(shuō)明書等。 82022-5-2任務(wù)二任務(wù)二 PLCPLC硬件選擇及其輸入輸出硬件選擇及其輸入輸出 設(shè)備的連接設(shè)備的連接任務(wù)目標(biāo)：任務(wù)目標(biāo)： 1. 了解PLC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； 92022-5-2n1、 PLC的機(jī)型的選擇n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 n在滿

6、足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的IO點(diǎn)最少。一般需要加上1015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)，其程序量可能相差25之多。102022-5-2n在IO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2030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。n存儲(chǔ)容量(字節(jié))開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)10 模擬量I/O通道數(shù)100112022-5-2二、IO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)

7、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遲時(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5、12、24、48、60等；交流110、220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(lái)考慮。一般5、12、24用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過(guò)米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的。 122022-5-2n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(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的60。 1

8、32022-5-21、 開關(guān)量輸出模塊的選擇n1）輸出方式n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(guò)電壓和過(guò)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(guò)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(wú)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。142022-5-2n2）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n3）驅(qū)動(dòng)能力 應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備

9、的電流大小來(lái)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(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。n 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(guò)的電流值，一般來(lái)講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60152022-5-25）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。 1、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。 16202

10、2-5-2電源模塊及其它外設(shè)的選擇 n1）電源模塊的選擇 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。 n2）編程器的選擇n3）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RAM中的用戶程序，可選用EPROM寫入器，通過(guò)它將用戶程序固化在EPROM中。有些PLC或其編程器本身就具有EPROM 寫入的功能。 172022-5-2三、PLC與輸入輸出設(shè)備的連接 PLC與主令電器類設(shè)備的連接 182022-5-2PLC與撥碼開關(guān)的連接 192022-5-2PLC與旋轉(zhuǎn)編碼器的連接202022-5-2與傳感器類設(shè)備的連接I -傳感器的漏電流（mA）UOFF-PLC輸入電壓低電平的上限值（V）RC-PLC的輸入阻抗（K）其中電阻的選擇可參照下面的公式212022-5-2PLC與常用輸出設(shè)備的連接 PLC與輸出設(shè)備的一般連接方法 222022-5-2PLC與感性輸出設(shè)備的連接 PLC與感性輸出設(shè)備的連接232022-5-2PLC與數(shù)碼管的連接 PLC與七段LED顯示器的連接242022-5-2PLC與輸出設(shè)備連接的其它注意事項(xiàng)