PLC控制系統(tǒng)的應用與設計

經典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網絡整理，如有侵權，請聯(lián)系刪除，謝謝！PLC控制系統(tǒng)的應用與設計1.1PLC設計的基本原則和步驟一個實際的PLC控制系統(tǒng)是以PLC設備和工業(yè)過程的自動控制。PLC控制系統(tǒng)設計的好壞直接影響中這產品的質量PLC控制系統(tǒng)時要全面了解被控制對象的組成、特點、要求，同時力求使控制系統(tǒng)簡單、經濟，并且使用及維護方便，同時還要保證控制系統(tǒng)安全可靠。PLC是一種特殊的計算機，在體系結構、運行，方式和編程語言等方面有別PLC進行實際系PLC應用系統(tǒng)的設計方法和步驟符合科學化、工程化和標準化的要求。1.1.1設計原則及方法1.系統(tǒng)設計的基本原則在進行PLC控制系統(tǒng)的設計時，一般應遵循以下幾個原則（1）PLC象的控制要求，是設計PLC控制系統(tǒng)最基本和最重要的要求，也是設行調查研究，收集現(xiàn)場的資料和相關的國內、國外的先進資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員，工程技術人員，現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。（2）在滿足控制要求和技術指標的前提下，盡量是控制系統(tǒng)簡單、經濟。保證PLC摳門男之系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計系統(tǒng)控制的重要原則。這就要設計者在系統(tǒng)設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。列如，應該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、（3）設備的維護夜間個導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意盡量降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統(tǒng)簡單、經濟、而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方面、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。（4）整和擴充。由于技術的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的性能要求也會不斷的提高，設計時要適當考慮今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數(shù)和內存容量時要適當留有裕量，以滿足今后生產的發(fā)展和工藝的改進。2.設計的主要內容PLC控制系統(tǒng)的設計主要包括分析設計要求與工藝流程、PLC設計與調試等幾個方面。（1）更具被控對象的特性及用戶要求，擬定PLC控制系統(tǒng)的技術條件和設計指標，并寫出詳細的設計任務書，作為整個控制系統(tǒng)設計的依據。（2）繼電器/接觸器的容量以及電磁閥等執(zhí)行機構。（3）選擇PLC的型號及成宿存儲容量，確定各種模塊的數(shù)量。（4）繪制PLXC的輸入/輸出端子接線圖。（5）設計PLC（6）輸入程序并調試，根據設計任務書進行測試，提交測試報告。（7）根據要求設計電氣柜、模擬顯示盤和非標準電氣元部件。（8）編寫設計說明書等設計文檔。3.設計的主要內容（1）詳細了解和分析被控對象的工藝條件，根據生產設備和生產過程的控制要求，分析被控對象的機構和運行過程，明確動作的邏輯關系（動作順序、動作條件）和必須要加入的連鎖保護及系統(tǒng)的操作方式（手動、自動）等。（2）根據被控對象對PLC/輸出信號點數(shù)，選配適當?shù)腜LC。（3）根據控制要求有規(guī)則、有目的地輸入輸/出點（I/OPLC的I/OPLC的I/O口輸入/施工，完成硬件設計。（4）根據生產工藝的要求畫出系統(tǒng)的工藝流程圖。（5）根據系統(tǒng)的工藝流程圖設計出梯形圖，同時可進行電氣控制柜的設計和施工。（6）如用編程器，需將梯形圖轉換成相應的指令并輸入到PLC在中。（7）調試程序，先進行模擬調試，然后在進行系統(tǒng)調試。調試時可模擬用戶輸入設備的信號給PLC，輸出設備科暫時不接，輸出信號可通過PLC主機的控功能。（8/輸出設備聯(lián)機調試，如不滿足求，再修改程序或檢查更改接線，直至滿足要求。調試成功后做程序備份，同時提交測試報告。（9）編寫有關技術文件（包括系統(tǒng)的操作方法、I/O電氣接口圖、流程圖、PLC控制系統(tǒng)的設計。以上是設計一個PLC省略，也可以進行適當?shù)恼{整。4.設計任務書的確定生產工藝流程的特點和要求是設計PLC了解和分析對象的特性。設計任務計劃書一般應包括一家?guī)讉€方面:（1）控制系統(tǒng)的名稱（2）控制系統(tǒng)的任務和范圍。再設計任務書中指明控制對象的范圍，必須完成的動作，包括動作時序和方式（手動/自自動、點動、間斷、連續(xù)等）等。（3）I/0安全措施等確定檢測點和控制點的含義、數(shù)量、量程、精度、特性、安裝位置等。一般在滿足控制要求和技術指標的前提下，檢測點和控制點應盡可能地少，冰球精度要求也應以滿足實際需要為準，否則將使控制系統(tǒng)復雜化，增加系統(tǒng)成本。（4）/輸出量之間的先后順序和邏輯關系。1.1.2PLC的選型PLC是一種通用的智能化工業(yè)控制設備，其檔次和功能能面向各種的應用，PLC產品一些不便，下面簡要介紹了如何合理的進行選型，以組成經濟適用的控制系統(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滿足生產過程的工藝要求。對于只含有開關量控制的系統(tǒng)，一般的小型PLC即可滿足要求，不需要特別考慮PLC的掃描速度。如果被控對象以開關量控制為主只有少量的模擬量控制，則可考慮少容量、PLC等功能。對于模擬量控制的系統(tǒng)選型時，就需要考慮PLC的掃描速度。復雜的控制系統(tǒng)一般含有較多的開關量輸入/輸出、PID速響應等功能，但價格較高。對于更復雜的控制系統(tǒng)，其控制點既多又分散，一般要求較快的響應速度，并具有數(shù)據處理、文件管理、分析決策等功能，就要選用具有通信聯(lián)網等功能的PLC系統(tǒng)，已組成分布式工業(yè)控制網絡。2.PLC的選型與容量的選擇（1）PLC機型的選擇根據控制系統(tǒng)的功能要求和容量來選擇PLC，首先是PLC生產廠家的選擇，I/O點數(shù)和工作電源等。如果電氣控制柜還需與其它控制柜聯(lián)較差的場合，宜選用整體式PLC。對于較復雜的系統(tǒng)，可選用模塊式PLC，以便于調整、擴充以及快速方便地判斷與處理故障。此外，對于一個生產企業(yè)而言，應盡量使用機型統(tǒng)一，以便于系統(tǒng)的設計、管理、使用、擴展和維護。（2）PLC容量的選擇1.I/O點數(shù)的估算根據被控對象的輸入信號的總點數(shù)，再考慮15%~20%的備用容量，以便以后的調整和擴充。2.用戶程序存儲器容量的估算用戶程序存儲器容量與許多因素有關，如I/O點數(shù)、運算處理量以及程序的所占用的存儲空間可根據表7-1中的原則進行估算。表模擬量輸入/輸出50~80步/通道數(shù)據處理最后按所所估算的總步數(shù)在加100%的備用量。需要注意的是，有些小型PLC5~10/量的用戶程序存儲器容量時固定的，在選擇使要充分考慮。3.開掛量輸入/輸出模塊的選擇不同的開關量I/OI/O模塊的選擇主要是依據點數(shù)、電路結構、電壓形式、電壓范圍等方面。（1）開關量輸入模塊的選擇PLC輸入電壓一般有24V的直流和110V或220V的交流。選擇輸入模塊應考慮一下幾點：1）輸入模塊的工作電壓應盡量與現(xiàn)場的輸入設備（有源的）一致，這樣就可以省掉轉換環(huán)節(jié)。2）高密度的輸入模塊，如32點或64點，應受工作電壓，工作電流和環(huán)境溫度的限制一般可同時接通的點數(shù)不得超過該模塊輸入點數(shù)的60%。3）注意輸入信號的類型及電壓等級。開關量輸入模塊有直流輸入、交流輸入好和交流/直流輸入三種類型，選擇時主要考慮現(xiàn)場的輸入信號的周五環(huán)境等使用。開關量輸入模塊的輸入電壓等級有直流5V、12V、24V、48V、60V等以及交流110V220V一般5V、12V、24V用在傳輸距離較近的場合，如5V輸入模塊最遠不得超過10米。距離較遠的應選用輸入電壓等級較高的模塊。4）注意輸入接線方式。開關量輸入模塊主要有匯點式的開關量輸入模塊的COM若干組，每一組（幾個輸入點）有一個公共端，各組之間是分割的。分組式的開5UI32點、48應考慮莫開同時接通的點數(shù)一般不要超過點數(shù)的60%.6）注意輸入門檻電平。為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的PLC的使用手冊。（2）開關量輸入模塊的選擇PLC的輸出模塊是將其內部的低電平控制信號經隔離后轉換成外部所需電平PLC塊，主要是選擇其點數(shù)和輸出方式。選擇時主要應考慮一下幾個方面:1）輸出方式繼電器輸出可使用任意交流或直流工作電源，價格相對便宜，輸出電壓適應范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，具有隔離作用。但繼動感性負載時，最高通斷頻率不超過1Hz。晶體管（使用直流工作電源）和晶閘管輸出（使用交流工作電源）都為無觸點開掛輸出，適用于驅動頻繁的負載。PLC式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。2）輸出電壓（電流）輸出模塊的輸出電壓（電流）必須大于負載電壓（電流）的額定值，并留有足夠的余量。3）驅動能力開關量輸出模塊的輸出電流（驅動能力）必須大于PLC外接輸出設備的而定放大環(huán)節(jié)可采用接觸器、晶閘管多固態(tài)繼電器。4）允許同時接通的輸出點數(shù)COM端）所允許的電流值。同時接通輸出220V/2A的8點輸出模塊，每個輸出點可承受2A的電流但輸出公共端允許通過的電流并不是16A（8*2A共端輸出點數(shù)的60%。4.模擬量輸入/輸出模塊的選擇1）模擬量輸入模塊的選擇電源模塊的選擇僅對于模塊式PLCPLC不存在這樣的情況。定電流必須大于CPU模塊、I/O模塊和其它特殊模塊等小號電流的總和，同時還應考慮今后I/O模塊的擴展等因素；電源輸入電壓一般根據現(xiàn)場的實際需要而定。2）編程器的選擇PLC夠成的復雜系統(tǒng)或需要在線編程的PLC能強、編程方便的智能編程器，但智能編程器價格較高。如果有現(xiàn)成的計算機，也可以選用PLC的編程軟件，在計算機上實現(xiàn)編程、調試和監(jiān)控的功能。3）寫入器的選擇為了防止有與干擾器或鋰電池電壓不足而破壞RAM中的用戶程序，可選用EPROM寫入器，通過它將用戶程序固化在EPROM/EEPROM中。當然有些PLC貨其他編程器本身就具有EPROM/EEPROM寫入的功能。以上簡要的介紹了PLC控制要求，充分發(fā)揮PLC的功能，并兼顧到系統(tǒng)的可擴充性。7.機型盡量統(tǒng)一對于生茶企業(yè)而言，應盡量做到PLC的機型統(tǒng)一，主要是基于以下3個方面的考慮。（1）機型統(tǒng)一時模塊可以互為備用，便于備品、備件的采購和管理。（2）的提高。（3）機型統(tǒng)一時其外部設備通用，資源科共享，易于互聯(lián)網通信，配置上位計算機易于夠成分布式控制系統(tǒng)。7.1.3系統(tǒng)設設計PLC應用系統(tǒng)的設計一般包括硬件設計和軟件設計兩部分，硬件設計一般相對比較簡單，通常在輸入/輸出選型后將外部設備連到PLC即可。軟件設計通常設計）是PLC應用系統(tǒng)設計的核心任務，在設計時可以從以下幾個方面考慮：1.PLC程序的內容PLC應用程序應最大限度地滿足被控對象的控制要求，在構思程序主題的框調整和完善。使程序能完成所有功能的控制功能。PLC應用程序通常應包括以下價格方面的內容：（1）在PLC上電后，一般都要最一些初始化的操作。其作用是為啟動做必示某些初始狀態(tài)等。（2）檢測、故障和顯示程序應用程序一般都設有檢測、故障診斷和顯示程序等內容。這些內容可以在程序設計基本完成時在進行添加，也可以是相對獨立的程序段。（3）保護和連鎖程序在各種應用系統(tǒng)中，保護和連鎖是不可缺少的部分。它可以杜絕由非法操作認真考慮保護和連鎖的問題。同時在PLC外部通常也需要設置連鎖和保護措施，如電動機正反轉控制中兩個接觸器的互鎖等。2.PLC程序設計的要求對你同一個控制要求，即使選用同一個機型的PLC，用不同的設計方法所編的質量卻可能差別很大。一個陳工序的質量可以由一下幾個方面來衡量：（1）程序正確性應用程序的好壞，UI統(tǒng)運行實踐的考驗，離開這一條對成需所做的評價都是沒有意義的。（2）程序的可靠性法操作（如按動或誤觸動不該動作的按鈕）等情況下不至于出現(xiàn)系統(tǒng)控制失誤。（3）參數(shù)的調整性PLC控制的優(yōu)越性之一就是靈活性好，容易通過修改程序或參數(shù)而改變系統(tǒng)（4）程序的簡練提高PLC令，有事雖然程序的語句較少，但是其執(zhí)行時間也不一定短。（5）程序的可讀性程序不僅個設計者看，系統(tǒng)的維護人員也要看。另外，為了有利于交流，也要求程序有一定的可讀性。3.PLC程序的設計方法在確定了PLC的程序結構后，就要具體地設計程序了。編寫PLC控制程序的方法很多，這里主要的介紹了雞樅典型的編程方法。（1）圖解法編程圖解法是靠畫圖來進行PLC時序流程圖和步進順控法。1）梯形圖法：梯形圖法是梯形圖語言去編程PLC程序。這時一種模仿繼電種方法很容易就把原繼電器控制方法移植成PLC制方法的人來說，這時最方便的一種編程方法。2）邏輯流程圖法：邏輯流程圖法是用邏輯框圖來表示PLC程序的執(zhí)行過程，PLC調試程序。有事對一個復雜的程序，直接用語句表和用梯形圖編寫相應的程序。3）時序流程圖法：時序流程圖法是首先畫出控制系統(tǒng)的時序圖（即帶某個PLC準的控制系統(tǒng)的編程。4）步進順控法：步進順控法是在順空指令的配合下設計復雜的控制程序。PLC生產廠家在自的PLC畫完各個步進的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進順控指令方便的編寫控制程序。（2）經驗編程法際情況，對這些“實驗程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。這里所說及累，善于不斷總結。（3）計算機輔助設計編程計算機輔助設計是通過PLC的存取、加密等文件的管理功能。（4）移植設計法移植設計法是指在原來的繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎上經過等效處理而得到的梯形圖的方法，相應的步驟編程包括以下幾個方面：1）分析原有系統(tǒng)的工作原理，了解被控設備的工藝過程和機械的動作情況，根據繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理。2PLC的I/OPLC的I/O分配，畫出PLC的外部接線圖。3）建立與其他元件的對應關系。確定繼電器電路圖中的中間繼電器、時間繼電器等各器件與PLC中的輔助繼電器和定時的對應關系。以上2）和3）兩步建立了繼電器電路圖中所有元器件與PLC內部編程元件幾個問題：①繼電器電路中執(zhí)行元件應與PLC的輸出繼電器對應，如交直流接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈等；②繼電器電路中的中間繼電器與PL的輸入繼電器對應，如按鈕、位置開關、選擇開關等。熱繼電器的觸點可作為PLC的輸入，也可接在PLC的外部電路中，主