PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案PLC限制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)以PLC為核心的限制系統(tǒng),要考慮：1、設(shè)備的正常運(yùn)行；2、合理、有效的資金投入；3、在滿足可靠性和經(jīng)濟(jì)性的前提下,具有一定的先進(jìn)性,能根據(jù)生產(chǎn)工藝的變 化擴(kuò)展局部功能.、限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟1、分析被控對(duì)象、明確限制要求2、制定電氣限制方案3、確定輸入/輸出設(shè)備及信號(hào)特點(diǎn)4、選擇可編程限制器5、分配輸入/輸出點(diǎn)地址6、設(shè)計(jì)電氣線路7、設(shè)計(jì)限制程序8、調(diào)試包括模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試9、技術(shù)文件整理1分析被控對(duì)象并提出限制要求詳細(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、液之間的 配合,提出被控對(duì)象對(duì)PLC限制系統(tǒng)的限制要求,確定限制方案,擬定設(shè)計(jì)任

2、務(wù) 書.2確定輸入/輸出設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)的限制要求,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). 3選擇PLCPLC 選擇包括對(duì)PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇.4分配I/O點(diǎn)并設(shè)計(jì)PLC外圍硬件線路分配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.PLC外圍硬件線路：畫出系統(tǒng)其它局部的電氣線路圖,包括主電路和未進(jìn)入 PLC的限制電路等.由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖. 到此為 止系統(tǒng)

3、的硬件電氣線路已經(jīng)確定.5程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)：1限制程序；2初始化程序；3檢測(cè)、故障診斷和顯示等程 序；4保護(hù)和連鎖程序.模擬調(diào)試：根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的方式不同,模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模 擬法兩種形式.文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案6硬件實(shí)施設(shè)計(jì)限制柜和操作臺(tái)等局部的電器布置圖及安裝接線圖；設(shè)計(jì)系統(tǒng)各局部之間的電氣互連圖；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.由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行,因此PLC限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大 縮短.7聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(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

4、求,那么對(duì)硬件和程序作調(diào)整.通常只需修改部份程序即可.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、程序不 需要修改,應(yīng)將程序固化到EPRO附,以防程序喪失.8整理和編寫技術(shù)文件技術(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.、可編程限制器的選擇隨著PLC技術(shù)的開展,PLC產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多.不同型號(hào)的 PLC其結(jié) 構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同,適用的場(chǎng)合也 各有側(cè)重.因此,合理選用PLC對(duì)于提升PLC®制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義.PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模

5、塊、特殊功能模 塊、通信聯(lián)網(wǎng)水平等方面加以綜合考慮.1可編程限制器的機(jī)型選擇PLC機(jī)型選擇的根本原那么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)最正確的性能價(jià)格比.選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：1合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式.2安裝方式的選擇安裝方式有集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式.3相應(yīng)的功能要求4響應(yīng)速度要求5系統(tǒng)可靠性的要求對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)6機(jī)型盡量統(tǒng)一便于備品備件的采購(gòu)和治理；有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提升,外 部設(shè)備通用,資源可共享,易于聯(lián)網(wǎng)通信.文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2、指令系統(tǒng)的選擇1總指令

6、數(shù)2指令種類3表達(dá)方式4編程工具3、I/O模塊的選擇3.1 開關(guān)量輸入模塊的選擇1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) 場(chǎng)輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等.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5V、12V、24V、48V、60V等;交流 110V、220V等.選擇時(shí)主要根據(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5V、12V、24V用于傳輸距離較近場(chǎng)合,如 5V輸入模塊最遠(yuǎn)不 得超過(guò)1 0米.距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較

7、高的.2輸入接線方式主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量對(duì)于選用高密度的輸入模塊如30點(diǎn)、40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%.4 輸入門檻電平門檻電平越高,抗干擾水平越強(qiáng),傳輸距離也越遠(yuǎn),具體可參閱 PLC說(shuō)明書.3.2 開關(guān)量輸出模塊的選擇1輸出方式開關(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: 繼電器輸出：價(jià)格廉價(jià),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)電流的水平較強(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

8、繁通斷的場(chǎng)合.對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載,應(yīng)該選用品閘管輸出或晶體管輸出,它們 屬于無(wú)觸點(diǎn)元件.但品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.2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b)3驅(qū)動(dòng)水平應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來(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).4注意同時(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60%文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案5輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)與不同的負(fù)載類型密切相關(guān),特別是輸出的

9、最大電流.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.3.3 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?shù)湫湍M量I/O模塊的量程為-10V+10M 0+10V 420mAI?,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RTD熱電偶等信號(hào).3.4 特殊功能模塊的選擇PLC 廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I/O模塊,有的還推出 了自帶CPU勺智能型

10、I/O模塊,如高速計(jì)數(shù)器、凸輪模擬器、位置限制模塊、PID 限制模塊、通信模塊等.3.5 電源模塊及其它外設(shè)的選擇1 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.2 編程器的選擇3 寫入器的選擇為了預(yù)防由于干擾或鋰電池電壓缺乏等原因破壞 RAMfr的用戶程序, 可選用EPROIW入器,通過(guò)它將用戶程序固化在 EPROMP.有些PLC或其編程器 本身就具有EPROMg人的功能.4、PLC容量的選擇4.1 I /O點(diǎn)數(shù)的選擇1在滿足限制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I /O點(diǎn)最少.2需要加上10%15%

11、的裕量.存儲(chǔ)容量的選擇存儲(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.在I/O點(diǎn)數(shù)確定的根底上,按下式估算存儲(chǔ)容量后,再加 20%30%的 裕量.存儲(chǔ)容量字節(jié)=開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)X 10 +模擬量I/O通道數(shù)X 100 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.文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案5、其他的選擇(1)性價(jià)比(2)系列產(chǎn)品(3)售后效勞5.2系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)方案1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案限制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、機(jī)型的性能指標(biāo)和各種功能模塊的選擇對(duì)于限制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)是非常重要的問(wèn)題1) PL

12、C空制系統(tǒng)的類型可分為集中限制系統(tǒng)和分布式限制系統(tǒng).2)系統(tǒng)的運(yùn)行方式四種：自動(dòng)、半自動(dòng)、單步、手動(dòng)方式.3)系統(tǒng)的停止方式正常停止、暫時(shí)停止、緊急停止三種.2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)依據(jù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)必須根據(jù)限制對(duì)象的要求決定,包括限制對(duì)象的工藝要求、 設(shè)備狀況、限制功能、I/O點(diǎn)數(shù)和種類,以構(gòu)成比擬先進(jìn)的限制系統(tǒng).3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)文件1)系統(tǒng)硬件配置圖系統(tǒng)硬件配置圖完整地給出整個(gè)系統(tǒng)硬件組成,包括：系統(tǒng)構(gòu)成級(jí)別、系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)情況、網(wǎng)上PLC站數(shù)、每個(gè)PLC站上CPUI元和擴(kuò)展單元構(gòu)成情況、每 個(gè)PLC中各模塊構(gòu)成情況.2)模塊統(tǒng)計(jì)表便于了解整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)備狀況和硬件設(shè)備投資計(jì)算, 包括：模塊名稱、 模塊類

13、型、模塊訂貨號(hào)、所需模塊個(gè)數(shù)等.3) I/O地址分配表4) I/O硬件接線圖5) 3 PLC俞入/輸由電路設(shè)計(jì)文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案1、輸入電路的設(shè)計(jì)1 )根據(jù)輸入信號(hào)類型合理選擇輸入模塊2)輸入元件的接線方式3)減少輸入點(diǎn)的方法PLC 在實(shí)際應(yīng)用中常碰到這樣兩個(gè)問(wèn)題：(1) PLC的I/O點(diǎn)數(shù)不夠,需要擴(kuò)展,然而增加I/O點(diǎn)數(shù)將提升本錢；(2)是已選定的PLC可擴(kuò)展的I/O點(diǎn)數(shù)有限,無(wú)法再增加.在滿足系統(tǒng)限制要求的前提下,合理使用I/O點(diǎn)數(shù),盡量減少所需的I/O點(diǎn)數(shù)是很有意義的.減少輸入點(diǎn)數(shù)方法:分組輸入文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案COM COMi矩陣輸入方法需要硬件與軟件相配合來(lái)完成2由于矩陣輸入的

14、輸入信號(hào)為一系列斷續(xù)的脈沖信號(hào).3應(yīng)保證輸入信號(hào)的寬度要大于 Y0、Y1、Y2輪流導(dǎo)通一遍的時(shí)間組合輸入對(duì)于不會(huì)同時(shí)接通的輸入信號(hào),可采用組合編碼的方式輸入.Q1VD1 科 VD2 仔X0Q3VD3 仔 VD4 長(zhǎng)"PLC文檔大全a)COMX0 XI HI-xoxi TIII-Q2X0XI一好IIQ3b)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案輸入設(shè)備多功能化 例如X0, |PLS| MO 1MOYO _JIIMgPMOHl /YOxomon nhinYOb)a)合并輸入如果是幾個(gè)常閉觸點(diǎn),將某些功能相同的開關(guān)量輸入設(shè)備合并輸入 那么串聯(lián)輸入；如果是幾個(gè)常開觸點(diǎn),那么并聯(lián)輸入.某些輸入設(shè)備可不進(jìn)PLC有些輸入信

15、號(hào)功能簡(jiǎn)單、涉及面很窄,有時(shí)就沒(méi)有必要 作為PLC的輸入,將它們放在 外部電路中同樣可以滿足要求.文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案PLCY0Y1SB1SB2茯FR1FR2SB3FR3手動(dòng)COM自動(dòng)2輸由電路的設(shè)計(jì)1根據(jù)負(fù)載類型確定輸出方法2輸出負(fù)載的接線方式3選擇輸出電流、電壓輸出模塊的額定輸出電流、電壓必須大于所需求的電流和電壓4輸出電路的保護(hù)在輸出負(fù)載回路加裝熔斷器,進(jìn)行短路保護(hù).5減少輸出點(diǎn)的方法減少輸出點(diǎn)數(shù)方法分組輸出當(dāng)兩組輸出設(shè)備或負(fù)載不會(huì)同時(shí)工作,可通過(guò)外部轉(zhuǎn)換開關(guān)或通過(guò)受 PLC限制的電器觸點(diǎn)進(jìn)行切換,所以PLC的每個(gè)輸出點(diǎn)可以限制兩個(gè)不同時(shí)工作 的負(fù)載.文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案矩陣輸出注意：采

16、用矩陣輸出時(shí),必須要將同一時(shí)間段接通的負(fù)載安排在同一行 或同一列中,否那么無(wú)法限制.文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案并聯(lián)輸出注意PLC輸出點(diǎn)同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載時(shí),應(yīng)考慮PLC輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)水平是 否足夠.輸出設(shè)備多功能化利用PLC的邏輯處理功能,一個(gè)輸出設(shè)備可實(shí)現(xiàn)多種用途.某些輸出設(shè)備可不進(jìn)PLC系統(tǒng)中某些相對(duì)獨(dú)立、比擬簡(jiǎn)單的限制局部,可直接采用PLC外部硬件電路實(shí)現(xiàn)限制.注意的問(wèn)題以上一些常用的減少I/0點(diǎn)數(shù)的舉措,僅供參考,實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù) 具體情況,靈活使用.同時(shí)應(yīng)該注意不要過(guò)份去減少 PLC的I/0點(diǎn)數(shù),而使外部附加電路變得 復(fù)雜,從而影響系統(tǒng)的可靠性.5.4系統(tǒng)供電及接地設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)系統(tǒng)供

17、電設(shè)計(jì)是指PLC所需電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括供電系統(tǒng)的一般性保護(hù) 舉措、PLC電源模塊的選擇和典型供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì).1、供電系統(tǒng)保護(hù)舉措文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案PLC一般使用工頻電,電網(wǎng)的沖擊、頻率波動(dòng)直接影響到實(shí)時(shí)限制系統(tǒng)的精度和可靠性,因此,為提升系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性能, 在PLC供電系統(tǒng)中 一般可采取隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、UPSfe源、晶體管開關(guān)電源等.2、電源模塊的選擇PLC 的CPUT需工作電源一般是5V直流電源,一般的編程接口和通信模 塊需5.2V和24V直流電源,由PLC本身電源模塊供應(yīng).因此要考慮電源模塊的 輸入電壓、輸出功率、接線、擴(kuò)展單元的電源等問(wèn)題.3、供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)典型的動(dòng)力局部、PLC供電及I/O的電源要分別供電.、接地設(shè)計(jì)1、接地的要求(1)接