PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟 一個(gè)實(shí)際的plc掌握系統(tǒng)是以PLC為核心組成的電氣掌握系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和工業(yè)過程的自動(dòng)掌握。PLC掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)效率，關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在設(shè)計(jì)PLC掌握系統(tǒng)時(shí)要全面了解被控對(duì)象的機(jī)構(gòu)和運(yùn)行過程，明確動(dòng)作的規(guī)律關(guān)系，最大限度地滿意生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程的掌握要求，同時(shí)力求使掌握系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)、使用及維護(hù)便利，并保證掌握系統(tǒng)平安牢靠。 用戶在使用PLC進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)自覺或不自覺地遵循肯定的方法和步驟。PLC是一種特別的計(jì)算機(jī)，在體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式和編程語言等方面有別于一般

2、計(jì)算機(jī)，因此在設(shè)計(jì)方法和步驟上有其特別性。雖然不能要求必需先做什么，后做什么，詳細(xì)應(yīng)當(dāng)怎樣做，但必需遵循一些共同的原則，使PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟符合科學(xué)化，形成工程化，趨于標(biāo)準(zhǔn)化。 一、 設(shè)計(jì)原則及方法 1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 在進(jìn)行PLC掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則： （1）完全滿意被控對(duì)象的工藝要求。 （2）在滿意掌握要求和技術(shù)指標(biāo)的前提下，盡量使掌握系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)。 （3）掌握系統(tǒng)要平安牢靠。 （4）在設(shè)計(jì)時(shí)要給掌握系統(tǒng)的容量和功能預(yù)留肯定的裕度，便于以后的調(diào)整和擴(kuò)充。 2.設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）依據(jù)被控對(duì)象的特性及用戶的要求，擬定PLC掌握系統(tǒng)的技術(shù)條件和設(shè)計(jì)指標(biāo)，并寫出

3、具體的設(shè)計(jì)任務(wù)書，作為整個(gè)掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 （2）參考相關(guān)產(chǎn)品資料，選擇開關(guān)種類、傳感器類型、電氣傳動(dòng)形式、繼電器/接觸器的容量以及電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 （3）選擇PLC的型號(hào)及程序存儲(chǔ)器容量，確定各種模塊的數(shù)量。 （4）繪制PLC的輸入/輸出端子接線圖。 （5）設(shè)計(jì)PLC掌握系統(tǒng)的監(jiān)控程序。 （6）輸入程序并調(diào)試，依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行測(cè)試，提交測(cè)試報(bào)告。 （7）依據(jù)要求設(shè)計(jì)電氣柜、模擬顯示盤和非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件。 （8）編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書等設(shè)計(jì)文檔。 3.設(shè)計(jì)方法及步驟 （1）具體了解和分析被控對(duì)象的工藝條件，依據(jù)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程的掌握要求，分析被控對(duì)象的機(jī)構(gòu)和運(yùn)行過程，明確動(dòng)作的規(guī)

4、律關(guān)系（動(dòng)作挨次、動(dòng)作條件）和必需要加入的聯(lián)鎖愛護(hù)及系統(tǒng)的操作方式（手動(dòng)、自動(dòng)）等。 （2）依據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC掌握系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，確定所需輸入/輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選配適當(dāng)?shù)腜LC。 （3）依據(jù)掌握要求有規(guī)章、有目的地安排輸入/輸出點(diǎn)（I/O安排），設(shè)計(jì)PLC的I/O電氣接口圖（PLC的I/O口與輸入/輸出設(shè)備的連接圖）。繪出接線圖并接線施工，完成硬件設(shè)計(jì)。 （4）依據(jù)生產(chǎn)工藝的要求畫出系統(tǒng)的工藝流程圖。 （5）依據(jù)系統(tǒng)的工藝流程圖設(shè)計(jì)出梯形圖，同時(shí)可進(jìn)行電氣掌握柜的設(shè)計(jì)和施工。 （6）如用編程器，需將梯形圖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令并輸入到PLC中。 （7）調(diào)試程序，先進(jìn)行模擬調(diào)試，然后再進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

5、調(diào)試時(shí)可模擬用戶輸入設(shè)備的信號(hào)給PLC，輸出設(shè)備可臨時(shí)不接，輸出信號(hào)可通過PLC主機(jī)的輸出指示燈監(jiān)控通斷變化，對(duì)于內(nèi)部數(shù)據(jù)的變化和各輸出點(diǎn)的變化挨次，可在上位計(jì)算機(jī)上運(yùn)行軟件的監(jiān)控功能，查看運(yùn)行動(dòng)作時(shí)序圖。 （8）程序模擬調(diào)試通過后，接入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際掌握系統(tǒng)與輸入/輸出設(shè)備聯(lián)機(jī)調(diào)試，如不滿意要求，再修改程序或檢查更改接線，直至滿意要求。調(diào)試勝利后做程序備份，同時(shí)提交測(cè)試報(bào)告。 （9）編寫有關(guān)技術(shù)文件（包括I/O電氣接口圖、流程圖、程序及解釋文件、故障分析及排解方法等），完成整個(gè)PLC掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 以上是設(shè)計(jì)一個(gè)PLC掌握系統(tǒng)的大致步驟，詳細(xì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要依據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的大小、掌握要求的簡(jiǎn)單程度、掌握

6、程序步數(shù)的多少敏捷處理，有的步驟可以省略，也可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 4.設(shè)計(jì)任務(wù)書的確定 生產(chǎn)工藝流程的特點(diǎn)和要求是設(shè)計(jì)PLC掌握系統(tǒng)的主要依據(jù)，所以必需具體了解和分析對(duì)象的特性。設(shè)計(jì)任務(wù)書一般應(yīng)包括以下幾個(gè)方面： （1）掌握系統(tǒng)的名稱。 （2）掌握的任務(wù)和范圍。在設(shè)計(jì)任務(wù)書中指明掌握對(duì)象的范圍，必需完成的動(dòng)作，包括動(dòng)作時(shí)序和方式（手動(dòng)、自動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)、間斷、連續(xù)等）等。 （3）檢測(cè)和掌握的參數(shù)表（I/O安排表）。依據(jù)工藝指標(biāo)、操作要求和平安措施等確定檢測(cè)點(diǎn)和掌握點(diǎn)的含義、數(shù)量、量程、精度、特性、安裝位置等。一般在滿意掌握要求和技術(shù)指標(biāo)的前提下，檢測(cè)點(diǎn)和掌握點(diǎn)應(yīng)盡可能地少，并且精度要求也應(yīng)以滿意實(shí)際需要

7、為準(zhǔn)，否則將使掌握系統(tǒng)簡(jiǎn)單化，增加系統(tǒng)成本。 （4）參數(shù)之間的關(guān)系。明確在掌握過程中各輸入/輸出量之間的先后挨次和規(guī)律關(guān)系。 二、 PLC的選型 PLC是一種通用的智能化工業(yè)掌握設(shè)備，其檔次和功能面對(duì)各種各樣的應(yīng)用，眾多的生產(chǎn)廠家供應(yīng)了各種系列、各種功能的產(chǎn)品。目前常見的國內(nèi)外PLC產(chǎn)品有幾百種型號(hào)。這為用戶供應(yīng)了廣泛的選擇余地，但也給一般用戶的選型帶來一些不便。下面簡(jiǎn)要介紹如何合理地選型，以組成經(jīng)濟(jì)有用的掌握系統(tǒng)。 1.PLC的形式與規(guī)模的選擇 PLC的選型前提是在功能上應(yīng)滿意生產(chǎn)過程的工藝要求。對(duì)于只含有開關(guān)量掌握的系統(tǒng)，一般的小型PLC即可滿意要求，不需要特殊考慮PLC的掃描速度。 假如

8、被控對(duì)象以開關(guān)量掌握為主，只有少量的模擬量掌握，則可考慮選用小容量、高性能的機(jī)型，如FP3、FP5等系列。這類PLC除了開關(guān)量處理外，還具有較強(qiáng)的算術(shù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理等功能。對(duì)于模擬量掌握，就需要考慮PLC的掃描速度。 簡(jiǎn)單的掌握系統(tǒng)一般含有較多的開關(guān)量輸入/輸出，如對(duì)模擬量的掌握要求也較高，可考慮選用中檔和高檔機(jī)型，如FP10、FP10S、FP10SH等系列的PLC。中、高檔PLC都具有模擬量輸入/輸出、PID運(yùn)算、閉環(huán)掌握和快速響應(yīng)等功能，但價(jià)格較高。對(duì)于更簡(jiǎn)單的掌握系統(tǒng)，其掌握點(diǎn)既多又分散，一般要求較快的響應(yīng)速度，并具有數(shù)據(jù)處理、文件管理、分析決策等功能，就要選用具有通信聯(lián)網(wǎng)等功能的PLC

9、系統(tǒng)，以組成分布式工業(yè)掌握網(wǎng)絡(luò)。 2.PLC的機(jī)型與容量的選擇 （1）PLC機(jī)型的選擇 依據(jù)掌握系統(tǒng)的功能要求和容量來選擇PLC，首先是PLC生產(chǎn)廠家的選擇，在完成相同功能的狀況下，選擇廠家在考慮牢靠性的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性。接下來依據(jù)生產(chǎn)廠家供應(yīng)的技術(shù)資料選擇機(jī)型，留意考慮輸出類型（如晶體管型、繼電器型和晶閘管型）、I/O點(diǎn)數(shù)和工作電源等。若電氣掌握柜還需與其他掌握柜聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，選型時(shí)還需考慮有無聯(lián)網(wǎng)功能。對(duì)于工藝過程相對(duì)穩(wěn)定、使用環(huán)境相對(duì)較差的場(chǎng)合，宜選用整體式PLC。對(duì)于較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，可選用模塊式PLC，以便于調(diào)整、擴(kuò)充以及快速便利地推斷與處理故障。 此外，對(duì)于一個(gè)單位而言，應(yīng)盡量使機(jī)型統(tǒng)一，以

10、便于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、管理、使用和維護(hù)。 （2）PLC容量的選擇 PLC容量包括輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和用戶程序存儲(chǔ)器兩個(gè)方面。 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)（I/O點(diǎn)數(shù)）的估算 依據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，再考慮15%20%的備用量，以便以后的調(diào)整和擴(kuò)充。 用戶程序存儲(chǔ)器容量的估算 用戶程序存儲(chǔ)器容量與很多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、運(yùn)算處理量以及程序的結(jié)構(gòu)等，因此不行能預(yù)先精確地計(jì)算出程序容量，只能作粗略的估算。一些項(xiàng)目所占的存儲(chǔ)空間可參照以下原則進(jìn)行估算： l開關(guān)量輸入：510步/點(diǎn)。 l開關(guān)量輸出：35步/點(diǎn)。 l模擬量輸入/輸出：5080步/通道。 l定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：35步/個(gè)。 l通信接口：200步

11、/個(gè)。 l數(shù)據(jù)處理：510步/量。 最終按所估算的總步數(shù)再加100%的備用量。需要留意的是，有些小型PLC的用戶程序存儲(chǔ)器容量是固定的，在選擇時(shí)要充分考慮。3.開關(guān)量輸入/輸出模塊的選擇 不同的開關(guān)量I/O模塊的電路組成不同，開關(guān)量I/O模塊的選擇主要是依據(jù)點(diǎn)數(shù)、電路結(jié)構(gòu)、電壓形式、電壓范圍等方面。 （1）開關(guān)量輸入模塊的選擇 PLC的開關(guān)量輸入模塊用來檢測(cè)來自現(xiàn)場(chǎng)（如按鍵、行程開關(guān)、接近開關(guān)等）的通斷信號(hào)，并經(jīng)過隔離、放大、整形和電平轉(zhuǎn)換等處理后輸入PLC內(nèi)部。對(duì)開關(guān)量輸入模塊，主要是選擇點(diǎn)數(shù)和輸入電壓形式，輸入電壓一般有24V的直流和110V或220V的溝通。 選擇輸入模塊應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

12、 輸入模塊的工作電壓應(yīng)盡量與現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備（有源的）的全都，可以省掉轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。 高密度的輸入模塊，如32點(diǎn)或64點(diǎn)，因受工作電壓、工作電流和環(huán)境溫度的限制，一般可同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過該模塊輸入點(diǎn)數(shù)的60%。 （2）開關(guān)量輸出模塊的選擇 PLC的輸出模塊是將其內(nèi)部的低電平掌握信號(hào)經(jīng)隔離后轉(zhuǎn)換成外部所需電平的輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。對(duì)開關(guān)量輸出模塊，主要是選擇其點(diǎn)數(shù)和輸出方式。輸出方式有晶體管、晶閘管和繼電器三種。選擇輸出模塊應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 輸出方式 繼電器輸出可任意使用溝通或直流工作電源，價(jià)格相對(duì)廉價(jià)，輸出電壓適應(yīng)范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的力量強(qiáng)，具有隔離作用。但繼電器觸點(diǎn)

13、的響應(yīng)速度慢，工作壽命較短，適用于動(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載。在驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，最高通斷頻率一般不超過1Hz。晶體管（使用直流工作電源）和晶閘管輸出（使用溝通工作電源）都為無觸點(diǎn)開關(guān)輸出，適用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)作頻繁的負(fù)載。 輸出電壓（電流） 輸出模塊的輸出電壓（電流）必需大于負(fù)載電壓（電流）的額定值，并留有足夠的余量。 允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù) 在選用輸出模塊時(shí)，不但要看一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)力量，還要保證不超過公共端（COM端）所允許的電流值。 4.模擬量輸入/輸出模塊的選擇 （1）模擬量輸入模塊的選擇 對(duì)于輸入連續(xù)變化的電壓、壓力、流量等物理量，需采納相應(yīng)的傳感器或變送器轉(zhuǎn)變?yōu)榭隙ǚ秶鷥?nèi)的電壓或電流信號(hào)，然后

14、使用模擬量模塊輸入到PLC中。模擬量輸入模塊按通道分為2、4、8通道等規(guī)格，按電路結(jié)構(gòu)分為一般型和隔離型，按輸入信號(hào)形式和范圍有1010V、05V、15V、020mA、420mA等。有的模塊可設(shè)定電流還是電壓，甚至可設(shè)定范圍，選擇輸入模塊應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 輸入方式及范圍 依據(jù)輸入設(shè)備來選擇電壓型或電流型輸入方式的模塊，電流型的抗干擾力量高于電壓型。模塊的輸入有效范圍越大，其適應(yīng)性較強(qiáng)，但肯定誤差偏大。 轉(zhuǎn)換辨別率 辨別率與系統(tǒng)的掌握精度有關(guān)。一般的模塊有12位以上的辨別率，可以滿意一般的要求。如輸入信號(hào)范圍可變，可辨別的最小的信號(hào)單位也隨之變化。 轉(zhuǎn)換速度 轉(zhuǎn)換速度與掌握系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性有關(guān)。模塊

15、的轉(zhuǎn)換速度有快有慢，考慮到濾波效果，模擬量輸入模塊大多采納積分式A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度一般為毫秒級(jí)。通常各通道的轉(zhuǎn)換以串行方式進(jìn)行，如因轉(zhuǎn)換速度而影響掌握性能時(shí)，可選用專用的高速模塊。 （2）模擬量輸出模塊的選擇 模擬量輸出模塊能輸出被控設(shè)備所需的規(guī)定信號(hào)范圍的電壓或電流，如05V、1010V或420mA等。模擬量輸出模塊的選擇考慮與模擬量輸入模塊相同。為了滿意特別的需求，可選用相應(yīng)的專用智能模塊。 此外還要考慮與PLC的I/O口相連的輸入/輸出設(shè)備的選型，包括輸入設(shè)備（如按鈕、行程開關(guān)、傳感器、變送器等）和輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、調(diào)整閥、信號(hào)指示燈等）的選型，以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的各種掌握對(duì)象（如電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）的選型，選擇此類設(shè)備要考慮備件的通用性。 以上簡(jiǎn)