可编程控制器控制系统设计方法17页文档格式.docx
《可编程控制器控制系统设计方法17页文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可编程控制器控制系统设计方法17页文档格式.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（7）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；
（8）编写设计说明书和使用说明书；
根据具体任务，上述内容可适当调整。
2．系统设计的基本步骤
可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤，如图1所示。
图1可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤
（1）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求
a．被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。
b．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。
对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。
（2）确定I/O设备
根据被控对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。
常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
（3）选择合适的PLC类型
根据已确定的用户I/O设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型，包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。
（4）分配I/O点
分配PLC的输入输出点，编制出输入/输出分配表或者画出输入/输出端子的接线图。
接着九可以进行PLC程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
（5）设计应用系统梯形图程序
根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。
这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。
（6）将程序输入PLC
当使用简易编程器将程序输入PLC时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。
当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到PLC中去。
（7）进行软件测试
程序输入PLC后，应先进行测试工作。
因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。
因此在将PLC连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。
（8）应用系统整体调试
在PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；
如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。
调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。
（9）编制技术文件
系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图。
三、PLC硬件系统设计
1．PLC型号的选择
在作出系统控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用PLC进行控制。
在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、PID调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下，使用PLC控制是很必要的。
目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的PLC产品，使用户眼花缭乱、无所适从。
所以全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。
一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。
机型的选择可从以下几个方面来考虑。
（1）对输入/输出点的选择
盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。
要先弄清除控制系统的I/O总点数，再按实际所需总点数的15～20％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需PLC的点数。
另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的60％；
PLC每个输出点的驱动能力（A/点）也是有限的，有的PLC其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；
一般PLC的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。
在选型时要考虑这些问题。
PLC的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。
隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种PLC平均每点的价格较高。
如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的PLC。
（2）对存储容量的选择
对用户存储容量只能作粗略的估算。
在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘10字/点＋输出总点数乘5字/点来估算；
计数器/定时器按（3～5）字/个估算；
有运算处理时按（5～10）字/量估算；
在有模拟量输入/输出的系统中，可以按每输入/（或输出）一路模拟量约需（80～100）字左右的存储容量来估算；
有通信处理时按每个接口200字以上的数量粗略估算。
最后，一般按估算容量的50～100％留有裕量。
对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些。
（3）对I/O响应时间的选择
PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在2～3个扫描周期）等。
对开关量控制的系统，PLC和I/O响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑I/O响应问题。
但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。
（4）根据输出负载的特点选型
不同的负载对PLC的输出方式有相应的要求。
例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。
但继电器输出型的PLC有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。
所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC。
（5）对在线和离线编程的选择
离线编程示指主机和编程器共用一个CPU，通过编程器的方式选择开关来选择PLC的编程、监控和运行工作状态。
编程状态时，CPU只为编程器服务，而不对现场进行控制。
专用编程器编程属于这种情况。
在线编程是指主机和编程器各有一个CPU，主机的CPU完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。
计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。
在线编程需购置计算机，并配置编程软件。
采用哪种编程方法应根据需要决定。
（6）据是否联网通信选型
若PLC控制的系统需要联入工厂自动化网络，则PLC需要有通信联网功能，即要求PLC应具有连接其他PLC、上位计算机及CRT等的接口。
大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。
（7）对PLC结构形式的选择
在相同功能和相同I/O点数据的情况下，整体式比模块式价格低。
但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择PLC的结构形式。
2．分配输入/输出点
一般输入点和输入信号、输出点和输出控制是一一对应的。
分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。
在个别情况下，也有两个信号用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线（如两个触点先串联或并联），然后再接到输入点。
（1）确定I/O通道范围
不同型号的PLC，其输入/输出通道的范围是不一样的，应根据所选PLC型号，查阅相应的编程手册，决不可“张冠李戴”。
必须参阅有关操作手册。
（2）部辅助继电器
内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器/计数器时作数据存储或数据处理用。
从功能上讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。
未分配模块的输入/输出继电器区以及未使用1：
1链接时的链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。
根据程序设计的需要，应合理安排PLC的内部辅助继电器，在设计说明书中应详细列出各内部辅助继电器在程序中的用途，避免重复使用。
参阅有关操作手册。
（3）分配定时器/计数器
PLC的定时器/计数器数量分别见有关操作手册。
7.3PLC软件系统设计方法及步骤
7.3.1PLC软件系统设计的方法
在了解了PLC程序结构之后，就要具体地编制程序了。
编制PLC控制程序的方法很多，这里主要介绍几种典型的编程方法。
1.图解法编程
图解法是靠画图进行PLC程序设计。
常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。
（1）梯形图法：
梯形图法是用梯形图语言去编制PLC程序。
这是一种模仿继电器控制系统的编程方法。
其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。
这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成PLC的梯形图语言。
这对于熟悉继电器控制的人来说，是最方便的一种编程方法。
（2）逻辑流程图法：
逻辑流程图法是用逻辑框图表示PLC程序的执行过程，反应输入与输出的关系。
逻辑流程图法是把系统的工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。
这种方法编制的PLC控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确。
逻辑流程图会使整个程序脉络清楚，便于分析控制程序，便于查找故障点，便于调试程序和维修程序。
有时对一个复杂的程序，直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手，则可以先画出逻辑流程图，再为逻辑流程图的各个部分用语句表和梯形图编制PLC应用程序。
（3）时序流程图法：
时序流程图法使首先画出控制系统的时序图（即到某一个时间应该进行哪项控制的控制时序图），再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后把程序框图写成PLC程序。
时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。
（4）步进顺控法：
步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。
一般比较复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。
从整个角度去看，一个复杂系统的控制过程是由这样若干个步组成的。
系统控制的任务实际上可以认为在不同时刻或者在不同进程中去完成对各个步的控制。
为此，不少
升级会员 