可编程控制器应用系统设计.ppt

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1、第10章可编程控制器应用系统设计返回总目录前面几章首先讲述了PLC的结构和工作原理，然后针对西门子S7系列及三菱FX系列PLC详细介绍了指令系统及编程方法。本章将在此基础上结合几个具体的应用实例，阐述PLC控制系统设计的方法和应注意的事项，使读者对PLC的使用和设计有一个比较全面的了解。本章内容●10.1PLC应用系统设计的内容和步骤●10.2PLC应用系统的硬件设计●10.3PLC应用系统的程序设计●10.4常用程序分析●10.5PLC应用系统设计实例●思考题与习题10.1PLC应用系统设计的内容和步骤在掌握了PLC的基本工作原理及指令系统后，就可以把PLC应

2、用到实际的工程项目中。不论是用PLC组成集散控制系统，还是独立控制系统，PLC控制部分的设计都可以参考如图10.1所示的步骤。图10.1PLC系统应用程序设计步骤10.1PLC应用系统设计的内容和步骤10.1.1系统设计的原则与内容1.评估控制任务随着PLC功能的不断完善，几乎可以用PLC完成所有的工业控制任务。但是，是否选择PLC控制？选择单台PLC控制还是多台PLC的分散控制或分级控制？还应根据该系统所需完成的控制任务，对被控对象的生产工艺及特点进行详细分析，特别是从以下几方面给以考虑。1)控制规模一个控制系统的控制规模可用该系统的I/O设备总数来衡量。当控

3、制规模较大时，特别是开关量控制的I/O设备较多且联锁控制较多时，最适合采用PLC控制。2)工艺复杂程度当工艺要求较复杂时，采用传统的继电器系统进行控制不但会提高造价和成本，而且使用也不方便。因此，采用PLC控制将有更大的优越性。特别是如果工艺要求经常变动或控制系统有扩充功能的要求时，则只能采用PLC控制。3)可靠性要求虽然有些系统不太复杂，但对可靠性、抗干扰能力要求较高时，也需10.1PLC应用系统设计的内容和步骤采用PLC控制。在20世纪70年代，一般认为I/O点总数在70点左右时，可考虑PLC控制。到了20世纪80年代，一般认为I/O点总数在40点左右就可以

4、采用PLC控制，目前，由于PLC性能价格比的进一步提高，当I/O点总数在20点甚至更少时，就趋向于选择PLC控制了。4)数据处理速度当数据的统计、计算及规模较大，需很大的存储器容量，且要求很高的运算速度时，可考虑带有上位计算机的PLC分级控制；如果数据处理程度较低，而主要以工业过程控制为主时，采用PLC控制将非常适宜。2.系统设计的原则关于计算机控制系统的设计原则往往会涉及很多方面，其中最基本的设计原则可以归纳为4点。(1)完整性原则。最大限度地满足工业生产过程或机械设备的控制要求。(2)可靠性原则。确保计算机控制系统的可靠性。(3)经济性原则。力求控制系统简单

5、、实用、合理。(4)发展性原则。适当考虑生产发展和工艺改进的需要，在I/O接口、通信能力等方面要留有余地。很明显，这4条最基本的设计原则也适用于其他类型的计算机控制系统设计。10.1PLC应用系统设计的内容和步骤10.1.2系统设计和调试的主要步骤1.系统设计的主要步骤系统设计包括硬件设计和软件设计。所谓硬件设计，是指PLC外部设备的设计，而软件设计即PLC应用程序的设计。整个系统的设计分以下10步进行。(1)深入了解被控系统是设计控制系统的基础。设计人员必须深入现场，认真调查研究，收集资料，并与相关技术人员和操作人员一起分析讨论，相互配合，共同解决设计过程中出

6、现的问题。这一阶段必须对被控对象所有功能作全面细致的了解，如对象的各种动作及动作时序、动作条件、必要的互锁与保护；电气系统与机械、液压、气动及各仪表等系统间的关系；PLC与其他智能设备间的关系，PLC之间是否联网通信，突发性电源掉电(停电)及紧急事故处理；系统的工作方式及人机界面，需要显示的物理量及显示方式等。在这一阶段应明确哪些信号需送给PLC，PLC的输出需要驱动的负载性质(模拟量或数字量，交流或直流，电压、电流等级等)。(2)系统I/O设备以及控制台和控制柜的选择和设计。输入设备的选择包括控制按钮、转换开关、位置开关及计量保护的开关输入信号等；输出设备的选

7、择包括继电器、接触器、电磁阀、信号灯等的选择。10.1PLC应用系统设计的内容和步骤(3)选择PLC。根据被控对象对PLC控制系统技术指标的要求，确定I/O信号的点数及类型，据此确定PLC的类型和配置。对整体式PLC，应选定基本单元和各扩展单元的型号；对模块式PLC，应确定底板的型号，选择所需模块的型号及数量，编程设备及外围设备的型号。(4)分配PLC的I/O端口(I/O通道)分配。在进行I/O通道分配时应给出I/O通道分配表，表中应包含I/O编号、设备代号、名称及功能，且应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起，以便于施工。(5)绘制外部接线图。(6

8、)计数器、定时器及内部辅