第8章可编程控制器系统设计与应用.ppt

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第第8章章可编程控制器系统设计与应用可编程控制器系统设计与应用本章要点：

本章要点：

v可编程控制器系统设计的一般原则与步骤可编程控制器系统设计的一般原则与步骤v可编程控制器系统的硬件配置可编程控制器系统的硬件配置v可编程控制器系统的软件设计方法可编程控制器系统的软件设计方法v可编程控制器应用程序的基本环节及设计技巧可编程控制器应用程序的基本环节及设计技巧v可编程控制器在工业控制中的应用实例可编程控制器在工业控制中的应用实例v提高可编程控制器系统可靠性的措施提高可编程控制器系统可靠性的措施8.1PLC控制系统设计控制系统设计主要内容：

主要内容：

PLCPLC控制系统设计的基本原则、内容、步骤控制系统设计的基本原则、内容、步骤8.1.1PLC控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则在满足生产工艺要求的前提下，最大限度地提高生产在满足生产工艺要求的前提下，最大限度地提高生产效率和产品质量。

效率和产品质量。

最大限度地满足被控对象的要求；最大限度地满足被控对象的要求；在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、适用及维护方便。

济、适用及维护方便。

保证系统的安全可靠。

保证系统的安全可靠。

考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应有适当考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应有适当的余量。

的余量。

8.1.2PLC控制系统设计的内容控制系统设计的内容PLCPLC控制系统设计的主要内容包括以下几个方面：

控制系统设计的主要内容包括以下几个方面：

（11）分析控制对象，明确设计任务和要求；）分析控制对象，明确设计任务和要求；（22）选定）选定PLCPLC的型号；的型号；（33）选择输入）选择输入/输出模块，进行输出模块，进行I/OI/O分配；分配；（44）设计控制程序；）设计控制程序；（55）设计操作台、电气柜，选择所需的电气元件；）设计操作台、电气柜，选择所需的电气元件；（66）编写设计说明书和操作使用说明书；）编写设计说明书和操作使用说明书；8.1.3PLC控制系统设计的一般步骤控制系统设计的一般步骤具体设计步骤如下：

具体设计步骤如下：

详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要求；详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要求；根据控制要求确定所需的用户输入根据控制要求确定所需的用户输入/输出设备；输出设备；选择选择PLCPLC类型；类型；分配分配PLCPLC的的I/OI/O点，设计点，设计I/OI/O连接图；连接图；PLCPLC的软件设计，同时可进行控制台的设计和现场施工；的软件设计，同时可进行控制台的设计和现场施工；系统调试，固化程序，交付使用。

系统调试，固化程序，交付使用。

8.2PLC控制系统硬件配置控制系统硬件配置主要内容：

主要内容：

PLCPLC型号的确定、型号的确定、I/OI/O点的分配、电气控制线路设计及抗点的分配、电气控制线路设计及抗干扰措施设计等；干扰措施设计等；8.2.1PLC的选型的选型1.1.PLCPLC容量的选择容量的选择可根据经验公式计算：

可根据经验公式计算：

（11）只有开关量时）只有开关量时所需内存字数开关量（输入输出）总点数所需内存字数开关量（输入输出）总点数1010（22）只有模拟量时：

）只有模拟量时：

所需内存字数模拟量点数所需内存字数模拟量点数100100（33）开关量与模拟量同时存在：

）开关量与模拟量同时存在：

所需内存字数开关量（输入输出）总点数所需内存字数开关量（输入输出）总点数1010模模拟量点数拟量点数150150然后按计算存储器字数的然后按计算存储器字数的2525考虑余量。

考虑余量。

8.2.1PLC的选型的选型2.2.PLCPLC机型的选择机型的选择从以下三个方面考虑：

从以下三个方面考虑：

（11）功能）功能（22）价格）价格（33）售后服务）售后服务8.2.2I/O地址分配地址分配把把I/OI/O点的名称和地址以表格的形式写出点的名称和地址以表格的形式写出来。

例：

电动机的正反转控制来。

例：

电动机的正反转控制:

输入信号输出信号正转启动按钮SB1I0.0正转接触器KM1Q0.0反转启动按钮SB2I0.1反转接触器KM2Q0.1停止按钮SB3I0.28.2.3响应时间响应时间v对于过程控制，扫描周期和响应时间需要认真考虑。

对于过程控制，扫描周期和响应时间需要认真考虑。

例如：

例如：

PLCPLC由于采用顺序扫描的工作方式，不能接收持续由于采用顺序扫描的工作方式，不能接收持续时间小于扫描周期的输入信号。

时间小于扫描周期的输入信号。

再如：

对于高速设备，还应考虑再如：

对于高速设备，还应考虑PLCPLC响应滞后带来的影响。

响应滞后带来的影响。

8.3PLC控制系统的软件设计方法控制系统的软件设计方法PLCPLC程序设计的方法很多，如逻辑设计法、经验设程序设计的方法很多，如逻辑设计法、经验设计法、时序设计法等，要根据控制的对象的特点来选择。

计法、时序设计法等，要根据控制的对象的特点来选择。

1.逻辑设计法逻辑设计法用逻辑函数表达式将控制系统的控制要求表达出来，用逻辑函数表达式将控制系统的控制要求表达出来，运用逻辑代数的公式进行化简然后将计算结果转化成梯运用逻辑代数的公式进行化简然后将计算结果转化成梯形图的方法。

形图的方法。

00：

PLCPLC器件的状态为器件的状态为OFFOFF，其触点断开；，其触点断开；11：

器件状态为：

器件状态为ONON，其触点闭合，其触点闭合；1.逻辑设计法逻辑设计法例例11：

某系统中有：

某系统中有44台通风机台通风机，要求三台及三台以上开机要求三台及三台以上开机时，绿灯常亮，表示该系统可以安全运行。

设计其时，绿灯常亮，表示该系统可以安全运行。

设计其PLCPLC程程序，以实现该功能。

序，以实现该功能。

能引起绿灯常亮的情况有五种，列状态表如下能引起绿灯常亮的情况有五种，列状态表如下:

ABCDF0111110111110111110111111由状态表可得由状态表可得F的逻辑函数表达式为：

的逻辑函数表达式为：

F=ABCDABCDABCDABCDABCD1.逻辑设计法逻辑设计法用逻辑代数的公式进行化简用逻辑代数的公式进行化简:

F=ABCDABCDABCDABCDABCD=ABCDABCDABCDABCDABCDABCD=AB（CDCDCD）CD（ABABAB）=AB（CDC）CD（ABA）=AB（CD）CD（AB）1.逻辑设计法逻辑设计法F=AB（D+C）+CD（A+B）（）AFBCDC（）AFDBABCD1.逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法的步骤：

逻辑设计法的步骤：

（11）列出执行元件动作的状态表。

）列出执行元件动作的状态表。

（22）根据状态表写出执行元件的逻辑函数表达式。

）根据状态表写出执行元件的逻辑函数表达式。

（33）将逻辑函数表达式进行化简（最简与或式）。

）将逻辑函数表达式进行化简（最简与或式）。

（44）将化简后的逻辑表达式转化成梯形图。

）将化简后的逻辑表达式转化成梯形图。

（55）对程序进行检测、修改和完善。

）对程序进行检测、修改和完善。

1.逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法的特点：

能够得到正确且最简化的的结果。

逻辑设计法的特点：

能够得到正确且最简化的的结果。

前提条件是：

逻辑计算的过程没有错误。

前提条件是：

逻辑计算的过程没有错误。

应用范围：

对于逻辑关系非常复杂的控制系统，宜采用应用范围：

对于逻辑关系非常复杂的控制系统，宜采用此种方法。

此种方法。

2.经验设计法经验设计法例例22：

交通信号灯，按下启动按钮后，东西绿灯：

交通信号灯，按下启动按钮后，东西绿灯亮亮42秒钟后灭，接着黄灯点亮秒钟后灭，接着黄灯点亮3秒钟后灭，接着秒钟后灭，接着红灯点亮红灯点亮45秒钟后灭，对应东西方向绿灯亮时，秒钟后灭，对应东西方向绿灯亮时，南北方向红灯亮南北方向红灯亮45秒钟，接着绿灯亮秒钟，接着绿灯亮442秒钟，秒钟，接着黄灯亮接着黄灯亮3秒钟，并循环。

秒钟，并循环。

2.经验设计法经验设计法2.经验设计法经验设计法三只彩灯，按下启动按钮三只彩灯，按下启动按钮SB1SB1后，绿灯点亮后，绿灯点亮1010秒秒钟后灭，接着黄灯点亮钟后灭，接着黄灯点亮1010秒钟后灭，接着红灯秒钟后灭，接着红灯点亮点亮1010秒钟后灭，接着又是绿灯亮，并循环。

秒钟后灭，接着又是绿灯亮，并循环。

2.经验设计法经验设计法I/O分配：

分配：

I0.0：

启动按钮启动按钮SB1；I0.1：

停止按钮停止按钮SB2；Q0.0：

绿灯；绿灯；Q0.1：

黄灯；黄灯；Q0.2：

红灯；红灯；I0.0M0.0I0.1（）Q0.1（）M0.0M0.0INTON100PT100INT37100msPTTONINTON100PTINT38100msPTTON200T39T37（）Q0.0M0.0T37T38INTON100PTINT39100msPTTON300（）Q0.2T38T392.经验设计法经验设计法2.经验设计法经验设计法I/O分配：

分配：

I0.0：

启动按钮启动按钮SB1；I0.1：

停止按钮停止按钮SB2；Q0.0：

东西绿灯；东西绿灯；Q0.3：

南北红灯；南北红灯；Q0.1：

东西黄灯；东西黄灯；Q0.4：

南北绿灯；南北绿灯；Q0.2：

东西红灯；东西红灯；Q0.5：

南北黄灯南北黄灯I0.0M0.0I0.1（）Q0.1（）M0.0M0.0INTON100PT100INT37100msPTTONINTON100PTINT38100msPTTON200T39T37（）Q0.0M0.0T37T38INTON100PTINT39100msPTTON300（）Q0.2T38T39M0.0I0.1（）Q0.1（）M0.0M0.0INTON100PTINT37100msPTTONINTON100PTINT38100msPTTONT39T37（）Q0.0M0.0T37T38INTON100PTINT39100msPTTON（）Q0.2T38T39I0.0M0.0I0.1（）Q0.1（）M0.0M0.0INTON100PT420INT37100msPTTONINTON100PTINT38100msPTTONT39T37（）Q0.0M0.0T37T38INTON100PTINT39100msPTTON（）Q0.2T38T39I0.0M0.0I0.1（）Q0.1（）M0.0M0.0INTON100PT420INT37100msPTTONINTON100PTINT38100msPTTON450T39T37（）Q0.0M0.0T37T38INTON100PTINT39100msPTTON（）Q0.2T38T39I0.0I0.0M0.0I0.1（）Q0.1（）M0.0M0.0INTON100PT420INT37100msPTTONINTON100PTINT38100msPTTON450T39T37（）Q0.0M0.0T37T38INTON100PTINT39100msPTTON900（）Q0.2T38T39（）Q0.4（）INTON100PTINT40100msPTTONINTON100PTINT41100msPTTONT42T40（）Q0.3T40T41INTON100PTINT42100msPTTON（）Q0.5T41T42（）Q0.4（）INTON100PTINT40100msPTTONINTON100PTINT41100msPTTONT42T40（）Q0.3T40T41INTON100PTINT42100msPTTON（）Q0.5T41T42450900870I0.0M0.0I0.1（）Q0.1（）M0.0M0.0INTON100PT420INT37100msPTTONINTON100PTINT38100msPTTON450T39T37（）Q0.0M0.0T37T38INTON100PTINT39100msPTTON900（）Q0.2T38T39（）Q0.4INTON100PTINT40100msPTTONINTON100PTINT411