第9章 现代PLC控制系统综合设计15100

1、第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计9. 1 PLC9. 1 PLC控制系统设计步骤及内容控制系统设计步骤及内容9. 1. 1 9. 1. 1 设计的基本原则设计的基本原则1 1、最大限度地满足被控制对象和用户的控制要求；、最大限度地满足被控制对象和用户的控制要求；2 2、在满足要求的前提下，力求使控制系统简单，一次性投、在满足要求的前提下，力求使控制系统简单，一次性投资小，使用时节约能源；资小，使用时节约能源；3 3、保证控制系统安全、可靠，使用与维修方便；、保证控制系统安全、可靠，使用与维修方便；4 4、考虑到今后的发展和工艺的改进，在配置硬件设备时应、考虑到今

2、后的发展和工艺的改进，在配置硬件设备时应留有一定的余量。留有一定的余量。第九章第九章PLC控制系统综合设计控制系统综合设计第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计9.1.2 9.1.2 设计的一般步骤和内容设计的一般步骤和内容（一）、方案论证（一）、方案论证1、分析工艺要求，首先对被控对象的工艺过程、工艺、工作特点、环境、分析工艺要求，首先对被控对象的工艺过程、工艺、工作特点、环境条件、用户要求及其他相关情况，进行仔细的全面的分析，然后绘制供设条件、用户要求及其他相关情况，进行仔细的全面的分析，然后绘制供设计时用的必要图表。计时用的必要图表。2、控制方案选定，、控制方案

3、选定， 在分析被控对象及其控制要求的基础上，根据在分析被控对象及其控制要求的基础上，根据PLC的的技术特点，在与继电控制系统和计算机控制系统及电子控制系统等进行综技术特点，在与继电控制系统和计算机控制系统及电子控制系统等进行综合比较后，优选控制方案。如果被控制系统具有以下特点，则宜优先选用合比较后，优选控制方案。如果被控制系统具有以下特点，则宜优先选用PLC控制。控制。1）、输入输出以开关量为主；）、输入输出以开关量为主；2）、输入输出点数较多，一般有）、输入输出点数较多，一般有10点左右就可选用点左右就可选用PLC控制；控制；3）、控制系统使用环境条件较差，对控制系统可靠性要求高；）、控制系

4、统使用环境条件较差，对控制系统可靠性要求高；4）、系统工艺流程复杂，用常规的继电接触控制难以实现；）、系统工艺流程复杂，用常规的继电接触控制难以实现；5）、系统工艺有可能改进或系统的控制要求有可能扩展。）、系统工艺有可能改进或系统的控制要求有可能扩展。第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计（二）、硬件的设计（二）、硬件的设计1、可编程控制器的选择主要考虑以下几个因素：、可编程控制器的选择主要考虑以下几个因素：1）、）、PLC功能与控制要求相适应功能与控制要求相适应(高、中、低档机）；高、中、低档机）；2）、）、PLC结构合理、机型统一（整体式结构合理、机型统一（整体式

5、模块式结构模块式结构)；3）、在线编程或离线编程；）、在线编程或离线编程；在线编程的在线编程的PLC，主机和编程器共用一个，主机和编程器共用一个CPU。离线编程的离线编程的PLC ，主机和编程器各有一个，主机和编程器各有一个CPU。4）、存储容量；）、存储容量；厂家一般提供厂家一般提供1K、2K、4K、8K、16K程序不等的存储器。程序不等的存储器。用户程序占用内存粗略估算方法：用户程序占用内存粗略估算方法：（1）、）、PLC内存容量（指令条数）约等于内存容量（指令条数）约等于I/O总点数的总点数的10 15倍倍（2）、指令条数约等于）、指令条数约等于6（I/0）+2（T+C）5）、）、I/O

6、点数点数 必要时留有一定的裕量。必要时留有一定的裕量。第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计6 6）、价格方面；）、价格方面；7 7）、）、PLCPLC的输入、输出方式；的输入、输出方式；8 8）、）、PLCPLC处理速度处理速度 PLCPLC以扫描方式工作，从接受输入信号到以扫描方式工作，从接受输入信号到输出信号控制外围设备，存在着滞后现象，但能满足一般控制输出信号控制外围设备，存在着滞后现象，但能满足一般控制要求。如果某些设备要求输出响应快，可采用快速响应的模块，要求。如果某些设备要求输出响应快，可采用快速响应的模块，优化软件缩短扫描周期或中断处理等措施。优化软件

7、缩短扫描周期或中断处理等措施。9 9）、是否选用扩展单元。）、是否选用扩展单元。2 2、外围设备的选择、外围设备的选择 ，包括外围输入，包括外围输入/ /输出设备的选择；输出设备的选择；3 3、其他硬件的设计和选择，包括控制柜（台），相关仪表的、其他硬件的设计和选择，包括控制柜（台），相关仪表的选择选择。第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计（三）、软件设计（三）、软件设计其主要内容包括：其主要内容包括：1、对复杂的控制系统应绘制工艺流程图或控制功能图；、对复杂的控制系统应绘制工艺流程图或控制功能图；2、编制梯形图；、编制梯形图；3、根据梯形图编写程序清单；、根据梯形

8、图编写程序清单；对复杂的程序首先进行分段调试，然后进行总调试，并作必要的修改。对复杂的程序首先进行分段调试，然后进行总调试，并作必要的修改。（四）、施工设计（四）、施工设计1）、画出完整的电路图，必要时还要画出控制环节（单元）电气原理图；）、画出完整的电路图，必要时还要画出控制环节（单元）电气原理图；2）、画出）、画出PLC的输入输出端子接线图；的输入输出端子接线图；3）、画出）、画出PLC的电源进线接线图和输出执行电器的供电接线图；的电源进线接线图和输出执行电器的供电接线图；4）、电气柜内元器件布置图，相互间接线图；）、电气柜内元器件布置图，相互间接线图；5）、控制柜（台）面板元器件布置图；

9、）、控制柜（台）面板元器件布置图；6）、如果大的系统有多个电气柜时，应画出各个电气柜间连接线图；）、如果大的系统有多个电气柜时，应画出各个电气柜间连接线图；7）、其他必要的施工图。）、其他必要的施工图。第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计（五）（五） 系统调试系统调试系统调试分模拟调试和联机调试系统调试分模拟调试和联机调试. .硬件部分硬件部分模拟调试模拟调试: :可在断开主电路的情况下进行可在断开主电路的情况下进行, ,试试手动控制是否正确试试手动控制是否正确; ;软件部分软件部分模拟调试模拟调试: :可用模拟开关和可用模拟开关和PLCPLC输出指示灯进行输出指示

10、灯进行, ,有模拟量输入输有模拟量输入输出时出时, ,可用电位器和万用表配合进行可用电位器和万用表配合进行. .现在有些现在有些PLCPLC产品可在电脑产品可在电脑(PC)(PC)机上机上直接进行模拟调试直接进行模拟调试. .联机调试时联机调试时, ,可把编好的程序下载到现场的可把编好的程序下载到现场的PLCPLC中中, ,并把并把PLCPLC装到控制柜相应装到控制柜相应的位置的位置. .调试时先将主电路断电调试时先将主电路断电, ,只对控制柜联机调试即可。只对控制柜联机调试即可。（六）编写技术文件（六）编写技术文件系统调试和运行考验成功后，整理技术资料，编制技术文件（包括设计资系统调试和运行

11、考验成功后，整理技术资料，编制技术文件（包括设计资料、材料清单、调试情况）及使用、维护说明等。料、材料清单、调试情况）及使用、维护说明等。（七）现场安装调试。（七）现场安装调试。第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计9.2 PLC9.2 PLC在工程应用中的安装技术在工程应用中的安装技术9.2.1 PLC9.2.1 PLC的安装的安装1）、环境温度要适当，一般不低于）、环境温度要适当，一般不低于0度或高于度或高于55度。度。PLC安装时应远离热源，安装时应远离热源，避免太阳光直接照射，注意散热通风且留有一定的空间；避免太阳光直接照射，注意散热通风且留有一定的空间；2）

12、、注意防潮、防尘、防腐、防震。）、注意防潮、防尘、防腐、防震。PLC最好置于有保护型外壳的控制柜内，最好置于有保护型外壳的控制柜内，而且而且PLC固定要牢靠；固定要牢靠；3）、）、PLC应尽可能离高压线或高压设备远些，以避免电磁干扰。应尽可能离高压线或高压设备远些，以避免电磁干扰。9.2.2 9.2.2 电源的设计电源的设计）、正确把外部电源接到上；）、正确把外部电源接到上；）、的供电线路应与其他大功率用电设备或产生强干扰设备分开；）、的供电线路应与其他大功率用电设备或产生强干扰设备分开；）、如果的供电电源带有严重干扰，应安装一个一、二次侧之间带）、如果的供电电源带有严重干扰，应安装一个一、二

13、次侧之间带有隔离层的、电压比为的隔离变压器，以减少外界设备对的影响；有隔离层的、电压比为的隔离变压器，以减少外界设备对的影响；）、必要时可在供电电源线路上接入低通滤波器，以便滤去高频干）、必要时可在供电电源线路上接入低通滤波器，以便滤去高频干扰信号；扰信号；5）、在实际系统中，突然停电会造成严重后果，可增加）、在实际系统中，突然停电会造成严重后果，可增加UPS不间断电源。不间断电源。第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计9.2.3 9.2.3 系统的接地系统的接地在在PLCPLC中，接地是抑制干扰使系统可靠工作的主要方法。中，接地是抑制干扰使系统可靠工作的主要方法。接

14、地有两个目的，一是消除各电流流经公共地线阻抗时所产生的噪声电压；接地有两个目的，一是消除各电流流经公共地线阻抗时所产生的噪声电压；二是避免磁场与电位差的影响。二是避免磁场与电位差的影响。理想的情况是所有接地点与大地之间的阻抗为零。在一般的接地过程中要求理想的情况是所有接地点与大地之间的阻抗为零。在一般的接地过程中要求如下：（如下：（1 1）接地电阻应小于）接地电阻应小于4 4欧；（欧；（2 2）具有足够的机械强度；（）具有足够的机械强度；（3 3）具有耐）具有耐腐蚀及防腐处理；（腐蚀及防腐处理；（4 4）PLCPLC系统单独接地。系统单独接地。在在PLCPLC中常见的地线有：中常见的地线有：数

15、字地：叫逻辑地，是各种开关量信号的零电位；数字地：叫逻辑地，是各种开关量信号的零电位；模拟地：是各种模拟量信号的零电位；模拟地：是各种模拟量信号的零电位；信号地：通常为传感器的地；信号地：通常为传感器的地；交流地：交流供电电源的地线，这种地线是产生噪声的地；交流地：交流供电电源的地线，这种地线是产生噪声的地；直流地：直流供电电源的地；直流地：直流供电电源的地；屏蔽地：机壳地，为防止静电感应和磁场感应而设置的地。屏蔽地：机壳地，为防止静电感应和磁场感应而设置的地。第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计9.2.4 9.2.4 电缆设计与铺设电缆设计与铺设 对于对于PLCP

16、LC而言，电缆包括供电系统的动力电缆及各种开而言，电缆包括供电系统的动力电缆及各种开关量、模拟量、高速脉冲、远程通信等信号电缆。关量、模拟量、高速脉冲、远程通信等信号电缆。对通信电缆一般采用厂家提供的专用电缆；对模拟量信号、对通信电缆一般采用厂家提供的专用电缆；对模拟量信号、高速脉冲信号采用双层屏蔽电缆。高速脉冲信号采用双层屏蔽电缆。传输线之间的相互干扰传输线之间的相互干扰是数字控制系统中较难解决的问题。是数字控制系统中较难解决的问题。这些干扰主要来自传输导线间分布电容、电感引起的电磁这些干扰主要来自传输导线间分布电容、电感引起的电磁耦合。防止这种干扰的有效方法，使信号远离动力线或电耦合。防止这种干扰的有效方法，使信号远离动力线或电网，将动力线、控制线和信号线严格分开，分别布线。网，将动力线、控制线和信号线严格分开，分别布线。第九第九章现代章现代PLCPLC控制系统综合设计控制系统综合设计9.2.5 PLC9.2.5 PLC输出端的保护输出端的保护 当当PLC的输