可编程序控制器系统设计与应用.ppt

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第第6章章可编程序控制器系统设计与应用可编程序控制器系统设计与应用u了了解解可可编编程程序序控控制制器器系系统统设设计计的的一一般般原原则则与步骤与步骤u熟熟悉悉可可编编程程序序控控制制器器系系统统设设计计的的硬硬件件配配置置及软件设计及软件设计u掌握掌握软、硬件设计的基本环节及设计技巧软、硬件设计的基本环节及设计技巧学习目标：

学习目标：

教学内容：

教学内容：

6.1PLC控制系统设计控制系统设计6.2PLC控制系统硬件配置控制系统硬件配置6.3PLC控制系统软件设计控制系统软件设计6.4PLC应用程序的典型环节及设计技巧应用程序的典型环节及设计技巧6.5PLC在工业控制中的应用在工业控制中的应用6.6提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施第第6章章可编程序控制器系统设计与应用可编程序控制器系统设计与应用6.1PLC控制系统设计控制系统设计返回返回u可编程控制系统设计时应遵循以下原则：

可编程控制系统设计时应遵循以下原则：

6.1.1PLC控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则最大限度的满足被控对象的要求；最大限度的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、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；经济、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，在选型时应留考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应留有适当的余量。

有适当的余量。

6.1.2PLC控制系统设计的内容控制系统设计的内容uPLC控制系统设计的主要内容有：

控制系统设计的主要内容有：

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；选定选定PLC的型号，对控制系统的硬件进行配置；的型号，对控制系统的硬件进行配置；选择所需的输入选择所需的输入/输出模块，编制输出模块，编制PLC的输入的输入/输输出分配表和输入出分配表和输入/输出端子接线图输出端子接线图;根据系统设计要求编写程序规格要求说明书，再根据系统设计要求编写程序规格要求说明书，再用相应的编程语言进行程序设计；用相应的编程语言进行程序设计；设计操作台、电气柜、选择所需的电器元件；设计操作台、电气柜、选择所需的电器元件；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。

6.1.3PLC控制系统设计的一般步骤控制系统设计的一般步骤uPLC的结构和工作方式与一般微机和继电器相比的结构和工作方式与一般微机和继电器相比各有特点，其具体设计步骤如下：

各有特点，其具体设计步骤如下：

详详细细了了解解被被控控对对象象的的生生产产工工艺艺过过程程，分分析析控控制制要要求。

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PLC类型。

类型。

分配分配PLC的的I/O点，设计点，设计I/O连接图。

连接图。

PLC软软件件设设计计，同同时时可可进进行行控控制制台台的的设设计计和和现现场场施工。

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。

6.1.3PLC控制系统设计的一般步骤控制系统设计的一般步骤图图6-1PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤6.2PLC控制系统硬件配置控制系统硬件配置u硬硬件件系系统统设设计计主主要要包包括括PLCPLC及及外外围围线线路路的的设设计计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等内容。

电气线路的设计和抗干扰措施的设计等内容。

u随随着着PLCPLC功功能能的的不不断断提提高高和和完完善善，PLCPLC几几乎乎可可以以完完成成工工业业控控制制领领域域的的所所有有任任务务。

但但PLCPLC还还是是有有它它最最适适合合的的应应用用场场合合，所所以以在在接接到到一一个个控控制制任任务务后后，要要分分析析被被控控对对象象的的控控制制过过程程和和要要求求，看看看看用用什什么么控控制制装装备备（PLCPLC、单单片片机机、DCSDCS或或工工控控机机IPCIPC）来来完完成该任务最合适。

成该任务最合适。

返回返回6.2.1PLC的选型的选型u当确定由当确定由PLCPLC来完成控制后，设计者接下来要解来完成控制后，设计者接下来要解决两个主要问题：

决两个主要问题：

PLC容容量量的的选选择择：

首首先先要要对对控控制制任任务务进进行行详详细细的的分分析析，把把所所有有的的I/O点点找找出出来来，包包括括开开关关量量I/O和和模模拟拟量量I/O以以及及这这些些I/O点点的的性性质质。

然然后后对对用用户户存存储器容量进行估算。

储器容量进行估算。

PLC机机型型的的选选择择：

由由于于生生产产PLC的的厂厂家家众众多多，实实现现的的功功能能虽虽基基本本相相同同，但但性性能能、价价格格和和编编程程语语言言却却有有较较大大差差别别，一一般般应应从从功功能能方方面面、价价格格方方面面和和售后服务等几个方面考虑。

售后服务等几个方面考虑。

6.2.2I/O地址分配地址分配u输输入入输输出出信信号号在在PLCPLC接接线线端端子子上上的的地地址址分分配配是是进进行行PLCPLC控控制制系系统统设设计计的的基基础础。

对对软软件件设设计计来来说说，I/OI/O地地址址分分配配以以后后才才可可进进行行编编程程；对对控控制制柜柜及及PLCPLC的的外外围围接接线线来来说说，只只有有I/OI/O地地址址确确定定以以后后，才才可可以以绘绘制制电电气气接接线线图图、装装配配图图，让让装装配配人人员员根根据据线线路图和安装图安装控制柜。

路图和安装图安装控制柜。

u在在进进行行I/O地地址址分分配配时时最最好好把把I/O点点的的名名称称、代代码码和地址以表格的形式列写出来。

如下表所示：

和地址以表格的形式列写出来。

如下表所示：

输入信号输出信号停止按钮SB1I0.0正转接触器KM1反转接触器KM2Q0.1Q0.2起动按钮SB2I0.1点动按钮SB3I0.26.2.3响应时间响应时间u对对于于过过程程控控制制，扫扫描描周周期期和和响响应应时时间间必必须须认认真真考考虑虑。

PLCPLC顺顺序序扫扫描描的的工工作作方方式式，使使它它不不能能可可靠靠地地接接收收持持续续时时间间小小于于扫扫描描周周期期的的输输入入信信号号。

总总之之，PLCPLC的处理速度应满足实时控制的要求。

的处理速度应满足实时控制的要求。

选选定定PLCPLC及及其其扩扩展展模模块块（如如需需要要的的话话）和和分分配配完完I/OI/O地地址址后后，硬硬件件设设计计的的主主要要内内容容就就是是完完成成电电气气控控制制系系统统原原理理图图的的设设计计、电气控制元器件的选择和控制柜的设计。

电气控制元器件的选择和控制柜的设计。

6.3PLC控制系统软件设计控制系统软件设计u在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。

有时为了得到一个满意的设计结果，择、组合。

有时为了得到一个满意的设计结果，需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助触点和中间编程元件。

触点和中间编程元件。

u经验设计法对于一些比较简单的控制系统的设计经验设计法对于一些比较简单的控制系统的设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。

但是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。

但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也比较高，特别行设计，所以对设计人员的要求也比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验。

是要求设计者有一定的实践经验。

6.3.1经验设计法经验设计法返回返回6.3.2逻辑设计法逻辑设计法u工业电气控制线路中，有不少都是通过继电器等工业电气控制线路中，有不少都是通过继电器等电器元件来实现，因此，用电器元件来实现，因此，用“00”和和“11”两种取两种取值的逻辑代数设计电器控制线路是完全可以的，值的逻辑代数设计电器控制线路是完全可以的，用逻辑设计法设计用逻辑设计法设计PLC应用程序的一般步骤如下：

应用程序的一般步骤如下：

列出执行元件动作节拍表；列出执行元件动作节拍表；绘制电气控制系统的状态转移图；绘制电气控制系统的状态转移图；进行系统的逻辑设计；进行系统的逻辑设计；编写程序；编写程序；对程序检测、修改和完善。

对程序检测、修改和完善。

6.3.3顺序功能图法顺序功能图法u顺序功能图法是首先根据系统的工艺流程设计顺顺序功能图法是首先根据系统的工艺流程设计顺序功能图，然后再依据顺序功能图设计顺序控制序功能图，然后再依据顺序功能图设计顺序控制程序。

在顺序功能图中，实现转换时使前级步的程序。

在顺序功能图中，实现转换时使前级步的活动结束而使后续步的活动开始，步之间没有重活动结束而使后续步的活动开始，步之间没有重叠。

叠。

u顺序控制继电器（顺序控制继电器（SCR）指令是基于顺序功能图）指令是基于顺序功能图（SFC）的编程方式，专门用于编制顺序控制程）的编程方式，专门用于编制顺序控制程序。

使用它必须依据顺序功能图进行编程。

序。

使用它必须依据顺序功能图进行编程。

本节小结：

本节小结：

u在编程语言的选择上，用梯形图编程还是用语句在编程语言的选择上，用梯形图编程还是用语句表编程或使用功能图编程，这主要取决于以下几表编程或使用功能图编程，这主要取决于以下几点：

点：

有有些些PLCPLC使使用用梯梯形形图图编编程程不不是是很很方方便便，则则可可以以使使用用语句表编程，但是梯形图总比语句表直观。

语句表编程，但是梯形图总比语句表直观。

经经验验丰丰富富的的人人员员可可以以使使用用语语句句表表直直接接编编程程，就就像像使用汇编语言一样。

使用汇编语言一样。

如如果果是是清清晰晰的的单单顺顺序序、选选择择顺顺序序或或并并发发顺顺序序的的控控制任务，则最好用顺序功能图来设计。

制任务，则最好用顺序功能图来设计。

6.4PLC应用程序的典型环节及设计技巧应用程序的典型环节及设计技巧u复杂的控制程序一般都是由一些典型的基本环节复杂的控制程序一般都是由一些典型的基本环节有机地组合而成的，因此，掌握这些基本环节尤有机地组合而成的，因此，掌握这些基本环节尤为重要。

它有助于程序设计水平的提高。

为重要。

它有助于程序设计水平的提高。

u几个常用的典型环节：

几个常用的典型环节：

6.4.1应用程序的典型环节应用程序的典型环节电动机的起动与停止控制程序；电动机的起动与停止控制程序；具有点动功能电动机起动、停止控制程序；具有点动功能电动机起动、停止控制程序；电动机的正、反转控制程序；电动机的正、反转控制程序；返回返回u1.1.电动机的起动与停止控制程序电动机的起动与停止控制程序：

输入信号输出信号停止按钮SB1I0.1接触器KMQ0.1起动按钮SB2I0.2表表6-1I/O6-1I/O分配表分配表图图6-3I/O6-3I/O接线图接线图图6-46-4停止停止优先梯形先梯形图图图6-56-5起动优先梯形图起动优先梯形图注意：

常闭按纽在编程中的变化注意：

常闭按纽在编程中的变化6.4.1应用程序的典型环节应用程序的典型环节返回返回6.4.1应用程序的典型环节应用程序的典型环节u2.具有点动功能电动机起动、停止控制程序具有点动功能电动机起动、停止控制程序输入信号输出信号停止按钮SB1I0.0接触器KMQ0.1起动按钮SB2I0.1点动按钮SB3I0.2表表6-2I/O6-2I/O分配表分配表图图6-66-6起、停、点动控制起、停、点动控制I/OI/O接线图接线图图图6-76-7电动机起、停、点动控制电动机起、停、点动控制6.4.1应用程序的典型环节应用程序的典型环节u3.电动机的正、反转控制程序电动机的正、反转控制程序输入信号输出信号停止按钮SB1I0.0正转接触器KM1反转接触器KM2Q0.1Q0.2正转按钮SB2I0.1反转按钮SB3I0.2表表6-3I/O