PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、. plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟可以分為以下幾步：熟悉控制對(duì)象并計(jì)算輸入/輸出設(shè)備、plc選型及確定硬件配置、設(shè)計(jì)電氣原理圖、設(shè)計(jì)控制臺(tái)（柜）、編制控制程序、程序調(diào)試和編制技術(shù)文件。一、明確控制要求，了解被控對(duì)象的生產(chǎn)工藝過(guò)程熟悉控制對(duì)象設(shè)計(jì)工藝布置圖 這一步是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。首先應(yīng)詳細(xì)了解被控對(duì)象的工藝過(guò)程和它對(duì)控制系統(tǒng)的要求，各種機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、儀表、電氣系統(tǒng)之間的關(guān)系，系統(tǒng)工作方式（如自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)等），plc與系統(tǒng)中其他智能裝置之間的關(guān)系，人機(jī)界面的種類，通信聯(lián)網(wǎng)的方式，報(bào)警的種類與范圍，電源停電及緊急情況的處理等等。此階段，還要選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開(kāi)關(guān)

2、、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)指示燈等執(zhí)行元件），以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。同時(shí)，還應(yīng)確定哪些信號(hào)需要輸入給plc，哪些負(fù)載由plc驅(qū)動(dòng)，并分類統(tǒng)計(jì)出各輸入量和輸出量的性質(zhì)及數(shù)量，是數(shù)字量還是模擬量，是直流量還是交流量，以及電壓的大小等級(jí)，為plc的選型和硬件配置提供依據(jù)。最后，將控制對(duì)象和控制功能進(jìn)行分類，可按信號(hào)用途或按控制區(qū)域進(jìn)行劃分，確定檢測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，分析每一個(gè)檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)的形式、功能、規(guī)模、互相之間的關(guān)系。信號(hào)點(diǎn)確定后，設(shè)計(jì)出工藝布置圖或信號(hào)圖。二、plc控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)隨著plc的推廣普及，plc產(chǎn)品的種類和數(shù)

3、量越來(lái)越多。近年來(lái)，從國(guó)外引進(jìn)的plc產(chǎn)品、國(guó)內(nèi)廠家或自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列，上百種型號(hào)。plc的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各有不同，使用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇plc對(duì)于提高plc控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。精品.1、 plc機(jī)型的選擇plc機(jī)型的選擇應(yīng)是在滿足控制要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮以下幾方面：（1）性能與任務(wù)相適應(yīng) 對(duì)于小型單臺(tái)、僅需要數(shù)字量控制的設(shè)備，一般的小型plc（如西門(mén)子公司的s7-200系列、omron公司的cpm1/cpm2系列、三菱的fx系列等）都可以滿足要求。對(duì)于以數(shù)字量

4、控制為主，帶少量模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有a/d轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶d/a轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器（對(duì)溫度控制系統(tǒng)可選用溫度傳感器直接輸入的溫度模塊）和驅(qū)動(dòng)裝置，并選擇運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理功能較強(qiáng)的小型plc（如西門(mén)子公司的s7-200或s7-300系列、omron的公司的cqm1/cqm1h系列等）。對(duì)于控制比較復(fù)雜，控制功能要求更高的工程項(xiàng)目，例如要求實(shí)現(xiàn)pid運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能時(shí)，可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔機(jī)（如西門(mén)子公司的s7-300或s7-400系列、omron的公司的c200h或c

5、v/cvm1系列、a-b公司的control logix系列等）。（2）結(jié)構(gòu)上合理、安裝要方便、機(jī)型上應(yīng)統(tǒng)一 按照物理結(jié)構(gòu)，plc分為整體式和模塊式。整體式每一i/o點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，所以人們一般傾向于在小型控制系統(tǒng)中采用整體式plc。但是模塊式plc的功能擴(kuò)展方便靈活，i/o點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、i/o模塊的種類和塊數(shù)、特殊i/o模塊的使用等方面的選擇余地都比整體式plc大得多，維修時(shí)更換模塊、判斷故障范圍也很方便。因此，對(duì)于較復(fù)雜的和要求較高的系統(tǒng)一般應(yīng)選用模塊式plc。根據(jù)i/o設(shè)備距plc之間的距離和分布范圍確定plc的安裝方式為集中式、遠(yuǎn)程i/o式還是多臺(tái)p

6、lc聯(lián)網(wǎng)的分布式。對(duì)于一個(gè)企業(yè)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。因?yàn)橥粰C(jī)型的plc，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)與管理；其功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開(kāi)發(fā)；其外部設(shè)備通用，資源可共享。同一機(jī)型plc的另一個(gè)好處是，在使用上位計(jì)算機(jī)對(duì)plc進(jìn)行管理和控制時(shí)，通信程序的編制比較方便。這樣，容易把控制各獨(dú)立的多臺(tái)plc聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分布式系統(tǒng)，相互通信，集中管理，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)勢(shì)。精品.（3）是否滿足響應(yīng)時(shí)間的要求 由于現(xiàn)代plc有足夠高的速度處理大量的i/o數(shù)據(jù)和解算梯形圖邏輯，因此對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，plc的響應(yīng)時(shí)間并不是主要的問(wèn)題。然而，

7、對(duì)于某些個(gè)別的場(chǎng)合，則要求考慮plc的響應(yīng)時(shí)間。為了減少plc的i/o響應(yīng)延遲時(shí)間，可以選用掃描速度高的plc，使用高速i/o處理這一類功能指令，或選用快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。（4）對(duì)聯(lián)網(wǎng)通信功能的要求 近年來(lái)，隨著工廠自動(dòng)化的迅速發(fā)展，企業(yè)內(nèi)小到一塊溫度控制儀表的rs-485串行通信、大到一套制造系統(tǒng)的以太網(wǎng)管理層的通信，應(yīng)該說(shuō)一般的電氣控制產(chǎn)品都有了通信功能。plc作為工廠自動(dòng)化的主要控制器件，大多數(shù)產(chǎn)品都具有通信聯(lián)網(wǎng)能力。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)需要選擇通信方式。(5)其他特殊要求 考慮被控對(duì)象對(duì)于模擬量的閉環(huán)控制、高速計(jì)數(shù)、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)界面（hmi）等方面的特殊要求，可以選用有相應(yīng)特殊i/o

8、模塊的plc。對(duì)可靠性要求極高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余控制系統(tǒng)或熱備份系統(tǒng)。2、 plc容量估算plc的容量指i/o點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量?jī)煞矫娴暮x。在選擇plc型號(hào)時(shí)不應(yīng)盲目追求過(guò)高的性能指標(biāo)，但是在i/o點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量方面除了要滿足控制系統(tǒng)要求外，還應(yīng)留有余量，以做備用或系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)使用。（1） i/o點(diǎn)數(shù)的確定plc的i/o點(diǎn)數(shù)的確定以系統(tǒng)實(shí)際的輸入輸出點(diǎn)數(shù)為基礎(chǔ)確定。在i/o點(diǎn)數(shù)的確定時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)余量。通常i/o點(diǎn)數(shù)可按實(shí)際需要的1015%考慮余量；當(dāng)i/o模塊較多時(shí)，一般按上述比例留出備用模塊。（2） 存儲(chǔ)器容量的確定用戶程序占用多少存儲(chǔ)容量與許多因素有關(guān)，如i/o點(diǎn)數(shù)、控

9、制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序編制前只能粗略的估算。3、 i/o模塊的選擇在plc控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，要將對(duì)象的各種測(cè)量參數(shù)，按要求的方式送入plc。plc經(jīng)過(guò)運(yùn)算、處理后，再將結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，此時(shí)也要把該輸出變換為適合于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的量。所以，在plc和生產(chǎn)過(guò)程之間，必須設(shè)置信息的傳遞和變換裝置。這個(gè)裝置就是輸入/輸出（i/o）模塊。不同的信號(hào)形式，需要不同類型的i/o模塊。對(duì)plc來(lái)講，信號(hào)形式可分為四類。精品.（1）數(shù)字量輸入信號(hào) 生產(chǎn)設(shè)備或控制系統(tǒng)的許多狀態(tài)信息，如開(kāi)關(guān)、按鈕、繼電器的觸點(diǎn)等，它們只有兩種狀態(tài)：通或斷，對(duì)這類信號(hào)的拾取需要通過(guò)

10、數(shù)字量輸入模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸入模塊最常見(jiàn)的為24v直流輸入，還有直流5v、12v、48v，交流115v/220v等。按公共端接入正負(fù)電位不同分為漏型和源型。有的plc即可以源型接線，也可以漏型接線，比如s7-200。當(dāng)公共端接入負(fù)電位時(shí)，就是源型接線；接入正電位時(shí)，就是漏型接線。有的plc只能接成其中一種。 （2）數(shù)字量輸出信號(hào) 還有許多控制對(duì)象，如指示燈的亮和滅、電機(jī)的啟動(dòng)和停止、晶閘管的通和斷、閥門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉等，對(duì)它們的控制只需通過(guò)二值邏輯“1”和“0”來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種信號(hào)通過(guò)數(shù)字量輸出模塊去驅(qū)動(dòng)。數(shù)字量輸出模塊按輸出方式不同分為繼電器輸出型、晶體管輸出型、晶閘管輸出型等。此外，輸出電壓值和輸出

11、電流值也各有不同。（3）模擬量輸入信號(hào) 生產(chǎn)過(guò)程的許多參數(shù)，如溫度、壓力、液位、流量都可以通過(guò)不同的檢測(cè)裝置轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號(hào)，然后再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入plc。完成這一任務(wù)的就是模擬量輸入模塊。（4）模擬量輸出信號(hào) 生產(chǎn)設(shè)備或過(guò)程的許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)，往往要求用模擬信號(hào)來(lái)控制，而plc輸出的控制信號(hào)是數(shù)字量，這就要求有相應(yīng)的模塊將其轉(zhuǎn)換為模擬量。這種模塊就是模擬量輸出模塊。典型模擬量模塊的量程為-10v+10v、0+10v、420ma等，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(lái)直接接收低電平信號(hào)（如熱電阻rtd、熱電偶等信號(hào)

12、）此外，有些傳感器如旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的是一連串的脈沖，并且輸出的頻率較高（20khz以上），盡管這些脈沖信號(hào)也可算作數(shù)字量，但普通數(shù)字量輸入模塊不能正確的檢測(cè)之，應(yīng)選擇高速計(jì)數(shù)模塊。不同的i/o模塊，其電路和性能不同，它直接影響著plc的應(yīng)用范圍和價(jià)格，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。4、 分配輸入/輸出點(diǎn)plc機(jī)型及輸入/輸出（i/o）模塊選擇完畢后，首先，設(shè)計(jì)出plc系統(tǒng)總體配置圖。然后依據(jù)工藝布置圖，參照具體的plc相關(guān)說(shuō)明書(shū)或手冊(cè)將輸入信號(hào)與輸入點(diǎn)、輸出控制信號(hào)與輸出點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)畫(huà)出i/o接線圖即plc輸入/輸出電氣原理圖。精品.plc機(jī)型選擇完后輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的多少是決定控制系統(tǒng)價(jià)格及設(shè)計(jì)合理

13、性的重要因素，因此在完成同樣控制功能的情況下可通過(guò)合理設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。5、 安全回路設(shè)計(jì)安全回路是保護(hù)負(fù)載或控制對(duì)象以及防止操作錯(cuò)誤或控制失敗而進(jìn)行連鎖控制的回路。在直接控制負(fù)載的同時(shí)，安全保護(hù)回路還給plc輸入信號(hào)，以便于plc進(jìn)行保護(hù)處理。安全回路一般考慮以下幾個(gè)方面。（1）短路保護(hù) 應(yīng)該在plc外部輸出回路中裝上熔斷器，進(jìn)行短路保護(hù)。最好在每個(gè)負(fù)載的回路中都裝上熔斷器。（2）互鎖與聯(lián)鎖措施 除在程序中保證電路的互鎖關(guān)系，plc外部接線中還應(yīng)該采取硬件的互鎖措施，以確保系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。（3）失壓保護(hù)與緊急停車措施 plc外部負(fù)載的供電線路應(yīng)具有失壓保護(hù)措施，當(dāng)臨時(shí)停電再恢復(fù)供

14、電時(shí)，不按下“啟動(dòng)”按鈕plc的外部負(fù)載就不能自行啟動(dòng)。這種接線方法的另一個(gè)作用是，當(dāng)特殊情況下需要緊急停機(jī)時(shí)，按下“急?！卑粹o就可以切斷負(fù)載電源，同時(shí)“急?！毙盘?hào)輸入plc。（4）極限保護(hù) 在有些如提升機(jī)類超過(guò)限位就有可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的情況下，設(shè)置極限保護(hù)，當(dāng)極限保護(hù)動(dòng)作時(shí)直接切斷負(fù)載電源，同時(shí)將信號(hào)輸入plc。三、 plc控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。要設(shè)計(jì)好plc的應(yīng)用軟件，必須充分了解被控對(duì)象的生產(chǎn)工藝、技術(shù)特性、控制要求等。通過(guò)plc的應(yīng)用軟件完成系統(tǒng)的各項(xiàng)控制功能。1、 plc應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容plc的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是指根據(jù)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和工藝要求，使用相應(yīng)的編

15、程語(yǔ)言，對(duì)用戶控制程序的編制和相應(yīng)文件的形成過(guò)程。主要內(nèi)容包括：確定程序結(jié)構(gòu)；定義輸入/輸出、中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)等參數(shù)表；編制程序；編寫(xiě)程序說(shuō)明書(shū)。plc應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)還包括文本顯示器或觸摸屏等人機(jī)界面（hmi）設(shè)備及其它特殊功能模塊的組態(tài)。精品.2、熟悉被控制對(duì)象制定設(shè)備運(yùn)行方案 在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分析各輸入/輸出與各種操作之間的邏輯關(guān)系，確定檢測(cè)量和控制方法。并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。對(duì)于較復(fù)雜的系統(tǒng)，可按物理位置或控制功能將系統(tǒng)分區(qū)控制。較復(fù)雜系統(tǒng)一般還需畫(huà)出系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚表明動(dòng)作的順序和條件，簡(jiǎn)單系統(tǒng)一般不用。3、 熟悉編程

16、語(yǔ)言和編程軟件熟悉編程語(yǔ)言和編程軟件是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的前提。這一步驟的主要任務(wù)是根據(jù)有關(guān)手冊(cè)詳細(xì)了解所使用的編程軟件及其操作系統(tǒng)，選擇一種或幾種合適的編程語(yǔ)言形式，并熟悉其指令系統(tǒng)和參數(shù)分類，尤其注意那些在編程中可能要用到的指令和功能。熟悉編程語(yǔ)言最好的辦法就是上機(jī)操作，并編制一些試驗(yàn)程序，在模擬平臺(tái)上進(jìn)行試運(yùn)行，以便詳盡地了解指令的功能和用途，為后面的程序設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，避免走彎路。4、 定義參數(shù)表參數(shù)表的定義包括對(duì)輸入/輸出、中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)的定義。參數(shù)表的定義格式和內(nèi)容根據(jù)系統(tǒng)和個(gè)人愛(ài)好的情況有所不同，但所包含的內(nèi)容基本是相同的?？偟脑O(shè)計(jì)原則是便于使用，盡可能詳細(xì)。程序

17、編制開(kāi)始以前必須首先定義輸入/輸出信號(hào)表。主要依據(jù)是plc輸入/輸出電氣原理圖。每一種plc的輸入點(diǎn)編號(hào)和輸出點(diǎn)編號(hào)都有自己明確的規(guī)定，在確定了plc型號(hào)和配置后，要對(duì)輸入/輸出信號(hào)分配plc的輸入/輸出編號(hào)（地址），并編制成表。一般情況下，輸入/輸出信號(hào)表要明顯地標(biāo)出模板的位置、輸入/輸出地址號(hào)、信號(hào)名稱和信號(hào)類型等。尤其輸入/輸出定義表注釋注解內(nèi)容應(yīng)盡可能詳細(xì)。地址盡量按由小到大的順序排列，沒(méi)有定義或備用的點(diǎn)也不要漏掉，這樣便于在編程、調(diào)試和修改程序時(shí)查找使用。而中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)編程以前可能不太好定義，一般是在編程過(guò)程中隨使用隨定義，在程序編制過(guò)程中間或編制完成后連同輸入/

18、輸出信號(hào)表統(tǒng)一整理。5、程序的編寫(xiě)如果有操作系統(tǒng)支持，盡量使用編程語(yǔ)言高級(jí)形式，如梯形圖語(yǔ)言。在編寫(xiě)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)中間標(biāo)志信號(hào)表和存儲(chǔ)單元表進(jìn)行逐個(gè)定義，要注意留出足夠的公共暫存區(qū)，以節(jié)省內(nèi)存的使用。精品.由于許多小型plc使用的是簡(jiǎn)易編程器，只能輸入指令代碼。梯形圖設(shè)計(jì)好后，還需要將梯形圖按指令語(yǔ)句編出代碼程序，列出程序清單。在熟悉所選的plc指令系統(tǒng)后，可以很容易地根據(jù)梯形圖寫(xiě)出語(yǔ)句表程序。編寫(xiě)程序過(guò)程中要及時(shí)對(duì)編出的程序進(jìn)行注釋，以免忘記其間的相互關(guān)系。注釋?xiě)?yīng)包括程序段功能、邏輯關(guān)系、設(shè)計(jì)思想、信號(hào)的來(lái)源和去向等的說(shuō)明，以便于程序的閱讀和調(diào)試。6、程序的測(cè)試程序的測(cè)試是整個(gè)程序

19、設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，它可以初步檢查程序的實(shí)際運(yùn)行效果。程序測(cè)試和程序編寫(xiě)是分不開(kāi)的，程序的許多功能是在測(cè)試中修改和完善的。測(cè)試時(shí)先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號(hào)，觀察輸入信號(hào)的變化對(duì)系統(tǒng)的作用，必要時(shí)可以借助儀器儀表。各功能單元測(cè)試完成后，再連通全部程序，測(cè)試各部分的接口情況，直到滿意為止。程序測(cè)試可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，也可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。如果是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行程序測(cè)試，那就要將plc與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)隔離，以免引起事故。7、 程序說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)程序說(shuō)明書(shū)是整個(gè)程序內(nèi)容的綜合性說(shuō)明文檔，是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作的總結(jié)。編寫(xiě)的主要目的是讓程序的使用者了解程序的基本結(jié)構(gòu)和某些問(wèn)題的處理方法，以及程序閱讀方法和使用中應(yīng)

20、注意的事項(xiàng)。程序說(shuō)明書(shū)一般包括程序設(shè)計(jì)的依據(jù)、程序的基本結(jié)構(gòu)、各功能單元分析、使用的公式和原理、各參數(shù)的來(lái)源和運(yùn)算過(guò)程、程序的測(cè)試情況等。上面流程中各個(gè)步驟都是應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中不可缺少的環(huán)節(jié)，要設(shè)計(jì)一個(gè)好的應(yīng)用程序，必須做好每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作。但是，應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中的核心是程序的編寫(xiě)，其他步驟都是為其服務(wù)的。8、常用編程方法plc的編程方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。邏輯設(shè)計(jì)是以邏輯代數(shù)為理論基礎(chǔ)，通過(guò)列寫(xiě)輸入與輸出的邏輯表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成梯形圖。由于一般邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜，而且周期較大，大多采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。如果控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，可以借助流程圖。所謂經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是在一些典型應(yīng)用基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象

21、對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，選用一些基本環(huán)節(jié)，適當(dāng)組合、修改、完善，使其成為符合控制要求的程序。一般經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法沒(méi)有普通的規(guī)律可以遵循，只有在大量的程序設(shè)計(jì)中不斷地積累、豐富自己，并且逐漸形成自己的設(shè)計(jì)風(fēng)格。一個(gè)程序設(shè)計(jì)的質(zhì)量，以及所用的時(shí)間往往與編程者的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。精品.所謂常用基本環(huán)節(jié)很多是借鑒繼電接觸器控制線路轉(zhuǎn)換而來(lái)的。它與繼電接觸器線路圖畫(huà)法十分相似，信號(hào)輸入、輸出方式及控制功能也大致相同。對(duì)于熟悉繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的工程技術(shù)人員來(lái)講，掌握梯形圖語(yǔ)言設(shè)計(jì)無(wú)疑是十分方便和快捷的。四、plc控制系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計(jì)盡管plc是專為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，但是如果環(huán)境過(guò)于

22、惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈或plc的安裝和使用方法不當(dāng)，還是有可能給plc控制系統(tǒng)的安全和可靠性帶來(lái)隱患。因此，在plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需要注意系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計(jì)。1、 抗電源干擾的措施實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成plc控制系統(tǒng)故障的情況很多。plc系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電流。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到電源。采取以下措施以減少因電源干擾造成的plc控制系統(tǒng)故障。 （1）采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾 在plc控制系統(tǒng)中，電

23、源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入plc控制系統(tǒng)主要通過(guò)plc系統(tǒng)的供電電源（如cpu 電源、i/o電源等）、變送器供電電源和與plc系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的。現(xiàn)在，對(duì)于plc系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對(duì)于變送器供電的電源和plc系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒(méi)受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少plc系統(tǒng)的干擾。此外，為保證電網(wǎng)饋電

24、不中斷，可采用不間斷供電電源（ups）供電，提高供電的安全可靠性。并且ups還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種plc控制系統(tǒng)的理想電源。精品.（2）硬件濾波措施 在干擾較強(qiáng)或可靠性要求較高的場(chǎng)合，應(yīng)該使用帶屏蔽層的隔離變壓器對(duì)plc系統(tǒng)供電。還可以在隔離變壓器一次側(cè)串接濾波器，如圖所示。(3)正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)濾波器和隔離變壓器同時(shí)使用2、控制系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)良好的接地是保證plc可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是plc控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。接地系統(tǒng)的接地方式一般可分為3種方式：串聯(lián)式單

25、點(diǎn)接地、并聯(lián)式單點(diǎn)接地、多分支單點(diǎn)接地即第3種接地方式。plc采用第3種接地方式即單獨(dú)接地。plc控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)plc系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端都接地，就存在地電位差，有電流流過(guò)屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位

26、分布，影響plc內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。plc工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響plc的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測(cè)量精度下降，引起對(duì)信號(hào)測(cè)控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。精品.3、防i/o干擾的措施由信號(hào)引入干擾會(huì)引起i/o信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對(duì)于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)作或死機(jī)?？刹扇∫韵麓胧┮詼p小i/o干擾對(duì)plc系統(tǒng)的影響。（1）從抗干擾角度選擇i/o模塊 （2）安裝與布線時(shí)注意：動(dòng)力線、控制線以及plc的電源線和i/o線應(yīng)

27、分別配線，隔離變壓器與plc和i/o之間應(yīng)采用雙絞線連接。將plc的i/o線和大功率線分開(kāi)走線，如必須在同一線槽內(nèi)，可加隔板，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。plc應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)plc應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線（二者之間距離應(yīng)大于200mm）。與plc裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)rc電路。plc的輸入與輸出最好分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。交流輸出線和直

28、流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線，避免并行。 （3）考慮i/o端的接線：輸入接線一般不要太長(zhǎng)，但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。 輸入/輸出線要分開(kāi)。盡可能采用常開(kāi)觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。但急停、限位保護(hù)等情況例外。輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出，在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。由于plc的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板。 采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼

29、電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。精品.（4）正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)（5）對(duì)變頻器干擾的抑制五、plc控制系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試是系統(tǒng)在正式投入使用之前的必經(jīng)步驟。與繼電器控制系統(tǒng)不同，plc控制系統(tǒng)既有硬件部分的調(diào)試還有軟件的調(diào)試，與繼電器控制系統(tǒng)相比，plc控制系統(tǒng)的硬件調(diào)試要相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是plc程序的編制和調(diào)試。一般可按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：應(yīng)用程序的編制和離線調(diào)試、控制系統(tǒng)硬件檢查、應(yīng)用程序在線調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、總結(jié)整理相關(guān)資料、系統(tǒng)正式投入使用。plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例：plc在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用1.任務(wù)描述某水廠160 kw水泵電機(jī)三臺(tái)，要求采用plc、變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水。2.系統(tǒng)組成變