第9章 現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)15100

1、第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)9. 1 PLC9. 1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容9. 1. 1 9. 1. 1 設(shè)計(jì)的基本原則設(shè)計(jì)的基本原則1 1、最大限度地滿足被控制對(duì)象和用戶的控制要求；、最大限度地滿足被控制對(duì)象和用戶的控制要求；2 2、在滿足要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一次性投、在滿足要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一次性投資小，使用時(shí)節(jié)約能源；資小，使用時(shí)節(jié)約能源；3 3、保證控制系統(tǒng)安全、可靠，使用與維修方便；、保證控制系統(tǒng)安全、可靠，使用與維修方便；4 4、考慮到今后的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在配置硬件設(shè)備時(shí)應(yīng)、考慮到今

2、后的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在配置硬件設(shè)備時(shí)應(yīng)留有一定的余量。留有一定的余量。第九章第九章PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)9.1.2 9.1.2 設(shè)計(jì)的一般步驟和內(nèi)容設(shè)計(jì)的一般步驟和內(nèi)容（一）、方案論證（一）、方案論證1、分析工藝要求，首先對(duì)被控對(duì)象的工藝過(guò)程、工藝、工作特點(diǎn)、環(huán)境、分析工藝要求，首先對(duì)被控對(duì)象的工藝過(guò)程、工藝、工作特點(diǎn)、環(huán)境條件、用戶要求及其他相關(guān)情況，進(jìn)行仔細(xì)的全面的分析，然后繪制供設(shè)條件、用戶要求及其他相關(guān)情況，進(jìn)行仔細(xì)的全面的分析，然后繪制供設(shè)計(jì)時(shí)用的必要圖表。計(jì)時(shí)用的必要圖表。2、控制方案選定，、控制方案

3、選定， 在分析被控對(duì)象及其控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)在分析被控對(duì)象及其控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)PLC的的技術(shù)特點(diǎn)，在與繼電控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)等進(jìn)行綜技術(shù)特點(diǎn)，在與繼電控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)等進(jìn)行綜合比較后，優(yōu)選控制方案。如果被控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)，則宜優(yōu)先選用合比較后，優(yōu)選控制方案。如果被控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)，則宜優(yōu)先選用PLC控制?？刂?。1）、輸入輸出以開(kāi)關(guān)量為主；）、輸入輸出以開(kāi)關(guān)量為主；2）、輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，一般有）、輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，一般有10點(diǎn)左右就可選用點(diǎn)左右就可選用PLC控制；控制；3）、控制系統(tǒng)使用環(huán)境條件較差，對(duì)控制系統(tǒng)可靠性要求高；）、控制系

4、統(tǒng)使用環(huán)境條件較差，對(duì)控制系統(tǒng)可靠性要求高；4）、系統(tǒng)工藝流程復(fù)雜，用常規(guī)的繼電接觸控制難以實(shí)現(xiàn)；）、系統(tǒng)工藝流程復(fù)雜，用常規(guī)的繼電接觸控制難以實(shí)現(xiàn)；5）、系統(tǒng)工藝有可能改進(jìn)或系統(tǒng)的控制要求有可能擴(kuò)展。）、系統(tǒng)工藝有可能改進(jìn)或系統(tǒng)的控制要求有可能擴(kuò)展。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（二）、硬件的設(shè)計(jì)（二）、硬件的設(shè)計(jì)1、可編程控制器的選擇主要考慮以下幾個(gè)因素：、可編程控制器的選擇主要考慮以下幾個(gè)因素：1）、）、PLC功能與控制要求相適應(yīng)功能與控制要求相適應(yīng)(高、中、低檔機(jī)）；高、中、低檔機(jī)）；2）、）、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一（整體式結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一（整體式

5、模塊式結(jié)構(gòu)模塊式結(jié)構(gòu))；3）、在線編程或離線編程；）、在線編程或離線編程；在線編程的在線編程的PLC，主機(jī)和編程器共用一個(gè)，主機(jī)和編程器共用一個(gè)CPU。離線編程的離線編程的PLC ，主機(jī)和編程器各有一個(gè)，主機(jī)和編程器各有一個(gè)CPU。4）、存儲(chǔ)容量；）、存儲(chǔ)容量；廠家一般提供廠家一般提供1K、2K、4K、8K、16K程序不等的存儲(chǔ)器。程序不等的存儲(chǔ)器。用戶程序占用內(nèi)存粗略估算方法：用戶程序占用內(nèi)存粗略估算方法：（1）、）、PLC內(nèi)存容量（指令條數(shù)）約等于內(nèi)存容量（指令條數(shù)）約等于I/O總點(diǎn)數(shù)的總點(diǎn)數(shù)的10 15倍倍（2）、指令條數(shù)約等于）、指令條數(shù)約等于6（I/0）+2（T+C）5）、）、I/O

6、點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù) 必要時(shí)留有一定的裕量。必要時(shí)留有一定的裕量。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)6 6）、價(jià)格方面；）、價(jià)格方面；7 7）、）、PLCPLC的輸入、輸出方式；的輸入、輸出方式；8 8）、）、PLCPLC處理速度處理速度 PLCPLC以掃描方式工作，從接受輸入信號(hào)到以掃描方式工作，從接受輸入信號(hào)到輸出信號(hào)控制外圍設(shè)備，存在著滯后現(xiàn)象，但能滿足一般控制輸出信號(hào)控制外圍設(shè)備，存在著滯后現(xiàn)象，但能滿足一般控制要求。如果某些設(shè)備要求輸出響應(yīng)快，可采用快速響應(yīng)的模塊，要求。如果某些設(shè)備要求輸出響應(yīng)快，可采用快速響應(yīng)的模塊，優(yōu)化軟件縮短掃描周期或中斷處理等措施。優(yōu)化軟件

7、縮短掃描周期或中斷處理等措施。9 9）、是否選用擴(kuò)展單元。）、是否選用擴(kuò)展單元。2 2、外圍設(shè)備的選擇、外圍設(shè)備的選擇 ，包括外圍輸入，包括外圍輸入/ /輸出設(shè)備的選擇；輸出設(shè)備的選擇；3 3、其他硬件的設(shè)計(jì)和選擇，包括控制柜（臺(tái)），相關(guān)儀表的、其他硬件的設(shè)計(jì)和選擇，包括控制柜（臺(tái)），相關(guān)儀表的選擇選擇。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（三）、軟件設(shè)計(jì)（三）、軟件設(shè)計(jì)其主要內(nèi)容包括：其主要內(nèi)容包括：1、對(duì)復(fù)雜的控制系統(tǒng)應(yīng)繪制工藝流程圖或控制功能圖；、對(duì)復(fù)雜的控制系統(tǒng)應(yīng)繪制工藝流程圖或控制功能圖；2、編制梯形圖；、編制梯形圖；3、根據(jù)梯形圖編寫程序清單；、根據(jù)梯形

8、圖編寫程序清單；對(duì)復(fù)雜的程序首先進(jìn)行分段調(diào)試，然后進(jìn)行總調(diào)試，并作必要的修改。對(duì)復(fù)雜的程序首先進(jìn)行分段調(diào)試，然后進(jìn)行總調(diào)試，并作必要的修改。（四）、施工設(shè)計(jì)（四）、施工設(shè)計(jì)1）、畫出完整的電路圖，必要時(shí)還要畫出控制環(huán)節(jié)（單元）電氣原理圖；）、畫出完整的電路圖，必要時(shí)還要畫出控制環(huán)節(jié)（單元）電氣原理圖；2）、畫出）、畫出PLC的輸入輸出端子接線圖；的輸入輸出端子接線圖；3）、畫出）、畫出PLC的電源進(jìn)線接線圖和輸出執(zhí)行電器的供電接線圖；的電源進(jìn)線接線圖和輸出執(zhí)行電器的供電接線圖；4）、電氣柜內(nèi)元器件布置圖，相互間接線圖；）、電氣柜內(nèi)元器件布置圖，相互間接線圖；5）、控制柜（臺(tái)）面板元器件布置圖；

9、）、控制柜（臺(tái)）面板元器件布置圖；6）、如果大的系統(tǒng)有多個(gè)電氣柜時(shí)，應(yīng)畫出各個(gè)電氣柜間連接線圖；）、如果大的系統(tǒng)有多個(gè)電氣柜時(shí)，應(yīng)畫出各個(gè)電氣柜間連接線圖；7）、其他必要的施工圖。）、其他必要的施工圖。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（五）（五） 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試. .硬件部分硬件部分模擬調(diào)試模擬調(diào)試: :可在斷開(kāi)主電路的情況下進(jìn)行可在斷開(kāi)主電路的情況下進(jìn)行, ,試試手動(dòng)控制是否正確試試手動(dòng)控制是否正確; ;軟件部分軟件部分模擬調(diào)試模擬調(diào)試: :可用模擬開(kāi)關(guān)和可用模擬開(kāi)關(guān)和PLCPLC輸出指示燈進(jìn)行輸出指示

10、燈進(jìn)行, ,有模擬量輸入輸有模擬量輸入輸出時(shí)出時(shí), ,可用電位器和萬(wàn)用表配合進(jìn)行可用電位器和萬(wàn)用表配合進(jìn)行. .現(xiàn)在有些現(xiàn)在有些PLCPLC產(chǎn)品可在電腦產(chǎn)品可在電腦(PC)(PC)機(jī)上機(jī)上直接進(jìn)行模擬調(diào)試直接進(jìn)行模擬調(diào)試. .聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí), ,可把編好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的可把編好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的PLCPLC中中, ,并把并把PLCPLC裝到控制柜相應(yīng)裝到控制柜相應(yīng)的位置的位置. .調(diào)試時(shí)先將主電路斷電調(diào)試時(shí)先將主電路斷電, ,只對(duì)控制柜聯(lián)機(jī)調(diào)試即可。只對(duì)控制柜聯(lián)機(jī)調(diào)試即可。（六）編寫技術(shù)文件（六）編寫技術(shù)文件系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行考驗(yàn)成功后，整理技術(shù)資料，編制技術(shù)文件（包括設(shè)計(jì)資系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行

11、考驗(yàn)成功后，整理技術(shù)資料，編制技術(shù)文件（包括設(shè)計(jì)資料、材料清單、調(diào)試情況）及使用、維護(hù)說(shuō)明等。料、材料清單、調(diào)試情況）及使用、維護(hù)說(shuō)明等。（七）現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試。（七）現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)9.2 PLC9.2 PLC在工程應(yīng)用中的安裝技術(shù)在工程應(yīng)用中的安裝技術(shù)9.2.1 PLC9.2.1 PLC的安裝的安裝1）、環(huán)境溫度要適當(dāng)，一般不低于）、環(huán)境溫度要適當(dāng)，一般不低于0度或高于度或高于55度。度。PLC安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離熱源，安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離熱源，避免太陽(yáng)光直接照射，注意散熱通風(fēng)且留有一定的空間；避免太陽(yáng)光直接照射，注意散熱通風(fēng)且留有一定的空間；2）

12、、注意防潮、防塵、防腐、防震。）、注意防潮、防塵、防腐、防震。PLC最好置于有保護(hù)型外殼的控制柜內(nèi)，最好置于有保護(hù)型外殼的控制柜內(nèi)，而且而且PLC固定要牢靠；固定要牢靠；3）、）、PLC應(yīng)盡可能離高壓線或高壓設(shè)備遠(yuǎn)些，以避免電磁干擾。應(yīng)盡可能離高壓線或高壓設(shè)備遠(yuǎn)些，以避免電磁干擾。9.2.2 9.2.2 電源的設(shè)計(jì)電源的設(shè)計(jì)）、正確把外部電源接到上；）、正確把外部電源接到上；）、的供電線路應(yīng)與其他大功率用電設(shè)備或產(chǎn)生強(qiáng)干擾設(shè)備分開(kāi)；）、的供電線路應(yīng)與其他大功率用電設(shè)備或產(chǎn)生強(qiáng)干擾設(shè)備分開(kāi)；）、如果的供電電源帶有嚴(yán)重干擾，應(yīng)安裝一個(gè)一、二次側(cè)之間帶）、如果的供電電源帶有嚴(yán)重干擾，應(yīng)安裝一個(gè)一、二

13、次側(cè)之間帶有隔離層的、電壓比為的隔離變壓器，以減少外界設(shè)備對(duì)的影響；有隔離層的、電壓比為的隔離變壓器，以減少外界設(shè)備對(duì)的影響；）、必要時(shí)可在供電電源線路上接入低通濾波器，以便濾去高頻干）、必要時(shí)可在供電電源線路上接入低通濾波器，以便濾去高頻干擾信號(hào)；擾信號(hào)；5）、在實(shí)際系統(tǒng)中，突然停電會(huì)造成嚴(yán)重后果，可增加）、在實(shí)際系統(tǒng)中，突然停電會(huì)造成嚴(yán)重后果，可增加UPS不間斷電源。不間斷電源。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)9.2.3 9.2.3 系統(tǒng)的接地系統(tǒng)的接地在在PLCPLC中，接地是抑制干擾使系統(tǒng)可靠工作的主要方法。中，接地是抑制干擾使系統(tǒng)可靠工作的主要方法。接

14、地有兩個(gè)目的，一是消除各電流流經(jīng)公共地線阻抗時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓；接地有兩個(gè)目的，一是消除各電流流經(jīng)公共地線阻抗時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓；二是避免磁場(chǎng)與電位差的影響。二是避免磁場(chǎng)與電位差的影響。理想的情況是所有接地點(diǎn)與大地之間的阻抗為零。在一般的接地過(guò)程中要求理想的情況是所有接地點(diǎn)與大地之間的阻抗為零。在一般的接地過(guò)程中要求如下：（如下：（1 1）接地電阻應(yīng)小于）接地電阻應(yīng)小于4 4歐；（歐；（2 2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；（）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；（3 3）具有耐）具有耐腐蝕及防腐處理；（腐蝕及防腐處理；（4 4）PLCPLC系統(tǒng)單獨(dú)接地。系統(tǒng)單獨(dú)接地。在在PLCPLC中常見(jiàn)的地線有：中常見(jiàn)的地線有：數(shù)

15、字地：叫邏輯地，是各種開(kāi)關(guān)量信號(hào)的零電位；數(shù)字地：叫邏輯地，是各種開(kāi)關(guān)量信號(hào)的零電位；模擬地：是各種模擬量信號(hào)的零電位；模擬地：是各種模擬量信號(hào)的零電位；信號(hào)地：通常為傳感器的地；信號(hào)地：通常為傳感器的地；交流地：交流供電電源的地線，這種地線是產(chǎn)生噪聲的地；交流地：交流供電電源的地線，這種地線是產(chǎn)生噪聲的地；直流地：直流供電電源的地；直流地：直流供電電源的地；屏蔽地：機(jī)殼地，為防止靜電感應(yīng)和磁場(chǎng)感應(yīng)而設(shè)置的地。屏蔽地：機(jī)殼地，為防止靜電感應(yīng)和磁場(chǎng)感應(yīng)而設(shè)置的地。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)9.2.4 9.2.4 電纜設(shè)計(jì)與鋪設(shè)電纜設(shè)計(jì)與鋪設(shè) 對(duì)于對(duì)于PLCP

16、LC而言，電纜包括供電系統(tǒng)的動(dòng)力電纜及各種開(kāi)而言，電纜包括供電系統(tǒng)的動(dòng)力電纜及各種開(kāi)關(guān)量、模擬量、高速脈沖、遠(yuǎn)程通信等信號(hào)電纜。關(guān)量、模擬量、高速脈沖、遠(yuǎn)程通信等信號(hào)電纜。對(duì)通信電纜一般采用廠家提供的專用電纜；對(duì)模擬量信號(hào)、對(duì)通信電纜一般采用廠家提供的專用電纜；對(duì)模擬量信號(hào)、高速脈沖信號(hào)采用雙層屏蔽電纜。高速脈沖信號(hào)采用雙層屏蔽電纜。傳輸線之間的相互干擾傳輸線之間的相互干擾是數(shù)字控制系統(tǒng)中較難解決的問(wèn)題。是數(shù)字控制系統(tǒng)中較難解決的問(wèn)題。這些干擾主要來(lái)自傳輸導(dǎo)線間分布電容、電感引起的電磁這些干擾主要來(lái)自傳輸導(dǎo)線間分布電容、電感引起的電磁耦合。防止這種干擾的有效方法，使信號(hào)遠(yuǎn)離動(dòng)力線或電耦合。防止這種干擾的有效方法，使信號(hào)遠(yuǎn)離動(dòng)力線或電網(wǎng)，將動(dòng)力線、控制線和信號(hào)線嚴(yán)格分開(kāi)，分別布線。網(wǎng)，將動(dòng)力線、控制線和信號(hào)線嚴(yán)格分開(kāi)，分別布線。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)9.2.5 PLC9.2.5 PLC輸出端的保護(hù)輸出端的保護(hù) 當(dāng)當(dāng)PLC的輸