第9章 現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)綜合設計15100

1、第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計9. 1 PLC9. 1 PLC控制系統(tǒng)設計步驟及內容控制系統(tǒng)設計步驟及內容9. 1. 1 9. 1. 1 設計的基本原則設計的基本原則1 1、最大限度地滿足被控制對象和用戶的控制要求；、最大限度地滿足被控制對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)簡單，一次性投、在滿足要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單，一次性投資小，使用時節(jié)約能源；資小，使用時節(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，在配置硬件設備時應、考慮到今

2、后的發(fā)展和工藝的改進，在配置硬件設備時應留有一定的余量。留有一定的余量。第九章第九章PLC控制系統(tǒng)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計9.1.2 9.1.2 設計的一般步驟和內容設計的一般步驟和內容（一）、方案論證（一）、方案論證1、分析工藝要求，首先對被控對象的工藝過程、工藝、工作特點、環(huán)境、分析工藝要求，首先對被控對象的工藝過程、工藝、工作特點、環(huán)境條件、用戶要求及其他相關情況，進行仔細的全面的分析，然后繪制供設條件、用戶要求及其他相關情況，進行仔細的全面的分析，然后繪制供設計時用的必要圖表。計時用的必要圖表。2、控制方案選定，、控制方案

3、選定， 在分析被控對象及其控制要求的基礎上，根據(jù)在分析被控對象及其控制要求的基礎上，根據(jù)PLC的的技術特點，在與繼電控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)等進行綜技術特點，在與繼電控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)等進行綜合比較后，優(yōu)選控制方案。如果被控制系統(tǒng)具有以下特點，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，則宜優(yōu)先選用PLC控制。控制。1）、輸入輸出以開關量為主；）、輸入輸出以開關量為主；2）、輸入輸出點數(shù)較多，一般有）、輸入輸出點數(shù)較多，一般有10點左右就可選用點左右就可選用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，對控制系統(tǒng)可靠性要求高；4）、系統(tǒng)工藝流程復雜，用常規(guī)的繼電接觸控制難以實現(xiàn)；）、系統(tǒng)工藝流程復雜，用常規(guī)的繼電接觸控制難以實現(xiàn)；5）、系統(tǒng)工藝有可能改進或系統(tǒng)的控制要求有可能擴展。）、系統(tǒng)工藝有可能改進或系統(tǒng)的控制要求有可能擴展。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計（二）、硬件的設計（二）、硬件的設計1、可編程控制器的選擇主要考慮以下幾個因素：、可編程控制器的選擇主要考慮以下幾個因素：1）、）、PLC功能與控制要求相適應功能與控制要求相適應(高、中、低檔機）；高、中、低檔機）；2）、）、PLC結構合理、機型統(tǒng)一（整體式結構合理、機型統(tǒng)一（整體式

5、模塊式結構模塊式結構)；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，主機和編程器共用一個，主機和編程器共用一個CPU。離線編程的離線編程的PLC ，主機和編程器各有一個，主機和編程器各有一個CPU。4）、存儲容量；）、存儲容量；廠家一般提供廠家一般提供1K、2K、4K、8K、16K程序不等的存儲器。程序不等的存儲器。用戶程序占用內存粗略估算方法：用戶程序占用內存粗略估算方法：（1）、）、PLC內存容量（指令條數(shù)）約等于內存容量（指令條數(shù)）約等于I/O總點數(shù)的總點數(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、點數(shù)點數(shù) 必要時留有一定的裕量。必要時留有一定的裕量。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計6 6）、價格方面；）、價格方面；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，從接受輸入信號到以掃描方式工作，從接受輸入信號到輸出信號控制外圍設備，存在著滯后現(xiàn)象，但能滿足一般控制輸出信號控制外圍設備，存在著滯后現(xiàn)象，但能滿足一般控制要求。如果某些設備要求輸出響應快，可采用快速響應的模塊，要求。如果某些設備要求輸出響應快，可采用快速響應的模塊，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）、是否選用擴展單元。）、是否選用擴展單元。2 2、外圍設備的選擇、外圍設備的選擇 ，包括外圍輸入，包括外圍輸入/ /輸出設備的選擇；輸出設備的選擇；3 3、其他硬件的設計和選擇，包括控制柜（臺），相關儀表的、其他硬件的設計和選擇，包括控制柜（臺），相關儀表的選擇選擇。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計（三）、軟件設計（三）、軟件設計其主要內容包括：其主要內容包括：1、對復雜的控制系統(tǒng)應繪制工藝流程圖或控制功能圖；、對復雜的控制系統(tǒng)應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；對復雜的程序首先進行分段調試，然后進行總調試，并作必要的修改。對復雜的程序首先進行分段調試，然后進行總調試，并作必要的修改。（四）、施工設計（四）、施工設計1）、畫出完整的電路圖，必要時還要畫出控制環(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的電源進線接線圖和輸出執(zhí)行電器的供電接線圖；的電源進線接線圖和輸出執(zhí)行電器的供電接線圖；4）、電氣柜內元器件布置圖，相互間接線圖；）、電氣柜內元器件布置圖，相互間接線圖；5）、控制柜（臺）面板元器件布置圖；

9、）、控制柜（臺）面板元器件布置圖；6）、如果大的系統(tǒng)有多個電氣柜時，應畫出各個電氣柜間連接線圖；）、如果大的系統(tǒng)有多個電氣柜時，應畫出各個電氣柜間連接線圖；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)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計（五）（五） 系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試分模擬調試和聯(lián)機調試系統(tǒng)調試分模擬調試和聯(lián)機調試. .硬件部分硬件部分模擬調試模擬調試: :可在斷開主電路的情況下進行可在斷開主電路的情況下進行, ,試試手動控制是否正確試試手動控制是否正確; ;軟件部分軟件部分模擬調試模擬調試: :可用模擬開關和可用模擬開關和PLCPLC輸出指示燈進行輸出指示

10、燈進行, ,有模擬量輸入輸有模擬量輸入輸出時出時, ,可用電位器和萬用表配合進行可用電位器和萬用表配合進行. .現(xiàn)在有些現(xiàn)在有些PLCPLC產品可在電腦產品可在電腦(PC)(PC)機上機上直接進行模擬調試直接進行模擬調試. .聯(lián)機調試時聯(lián)機調試時, ,可把編好的程序下載到現(xiàn)場的可把編好的程序下載到現(xiàn)場的PLCPLC中中, ,并把并把PLCPLC裝到控制柜相應裝到控制柜相應的位置的位置. .調試時先將主電路斷電調試時先將主電路斷電, ,只對控制柜聯(lián)機調試即可。只對控制柜聯(lián)機調試即可。（六）編寫技術文件（六）編寫技術文件系統(tǒng)調試和運行考驗成功后，整理技術資料，編制技術文件（包括設計資系統(tǒng)調試和運行

11、考驗成功后，整理技術資料，編制技術文件（包括設計資料、材料清單、調試情況）及使用、維護說明等。料、材料清單、調試情況）及使用、維護說明等。（七）現(xiàn)場安裝調試。（七）現(xiàn)場安裝調試。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計9.2 PLC9.2 PLC在工程應用中的安裝技術在工程應用中的安裝技術9.2.1 PLC9.2.1 PLC的安裝的安裝1）、環(huán)境溫度要適當，一般不低于）、環(huán)境溫度要適當，一般不低于0度或高于度或高于55度。度。PLC安裝時應遠離熱源，安裝時應遠離熱源，避免太陽光直接照射，注意散熱通風且留有一定的空間；避免太陽光直接照射，注意散熱通風且留有一定的空間；2）

12、、注意防潮、防塵、防腐、防震。）、注意防潮、防塵、防腐、防震。PLC最好置于有保護型外殼的控制柜內，最好置于有保護型外殼的控制柜內，而且而且PLC固定要牢靠；固定要牢靠；3）、）、PLC應盡可能離高壓線或高壓設備遠些，以避免電磁干擾。應盡可能離高壓線或高壓設備遠些，以避免電磁干擾。9.2.2 9.2.2 電源的設計電源的設計）、正確把外部電源接到上；）、正確把外部電源接到上；）、的供電線路應與其他大功率用電設備或產生強干擾設備分開；）、的供電線路應與其他大功率用電設備或產生強干擾設備分開；）、如果的供電電源帶有嚴重干擾，應安裝一個一、二次側之間帶）、如果的供電電源帶有嚴重干擾，應安裝一個一、二

13、次側之間帶有隔離層的、電壓比為的隔離變壓器，以減少外界設備對的影響；有隔離層的、電壓比為的隔離變壓器，以減少外界設備對的影響；）、必要時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；擾信號；5）、在實際系統(tǒng)中，突然停電會造成嚴重后果，可增加）、在實際系統(tǒng)中，突然停電會造成嚴重后果，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)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計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、地有兩個目的，一是消除各電流流經(jīng)公共地線阻抗時所產生的噪聲電壓；接地有兩個目的，一是消除各電流流經(jīng)公共地線阻抗時所產生的噪聲電壓；二是避免磁場與電位差的影響。二是避免磁場與電位差的影響。理想的情況是所有接地點與大地之間的阻抗為零。在一般的接地過程中要求理想的情況是所有接地點與大地之間的阻抗為零。在一般的接地過程中要求如下：（如下：（1 1）接地電阻應小于）接地電阻應小于4 4歐；（歐；（2 2）具有足夠的機械強度；（）具有足夠的機械強度；（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)單獨接地。系統(tǒng)單獨接地。在在PLCPLC中常見的地線有：中常見的地線有：數(shù)

15、字地：叫邏輯地，是各種開關量信號的零電位；數(shù)字地：叫邏輯地，是各種開關量信號的零電位；模擬地：是各種模擬量信號的零電位；模擬地：是各種模擬量信號的零電位；信號地：通常為傳感器的地；信號地：通常為傳感器的地；交流地：交流供電電源的地線，這種地線是產生噪聲的地；交流地：交流供電電源的地線，這種地線是產生噪聲的地；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：機殼地，為防止靜電感應和磁場感應而設置的地。屏蔽地：機殼地，為防止靜電感應和磁場感應而設置的地。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計9.2.4 9.2.4 電纜設計與鋪設電纜設計與鋪設 對于對于PLCP

16、LC而言，電纜包括供電系統(tǒng)的動力電纜及各種開而言，電纜包括供電系統(tǒng)的動力電纜及各種開關量、模擬量、高速脈沖、遠程通信等信號電纜。關量、模擬量、高速脈沖、遠程通信等信號電纜。對通信電纜一般采用廠家提供的專用電纜；對模擬量信號、對通信電纜一般采用廠家提供的專用電纜；對模擬量信號、高速脈沖信號采用雙層屏蔽電纜。高速脈沖信號采用雙層屏蔽電纜。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)中較難解決的問題。是數(shù)字控制系統(tǒng)中較難解決的問題。這些干擾主要來自傳輸導線間分布電容、電感引起的電磁這些干擾主要來自傳輸導線間分布電容、電感引起的電磁耦合。防止這種干擾的有效方法，使信號遠離動力線或電耦合。防止這種干擾的有效方法，使信號遠離動力線或電網(wǎng)，將動力線、控制線和信號線嚴格分開，分別布線。網(wǎng)，將動力線、控制線和信號線嚴格分開，分別布線。第九第九章現(xiàn)代章現(xiàn)代PLCPLC控制系統(tǒng)綜合設計控制系統(tǒng)綜合設計9.2.5 PLC9.2.5 PLC輸出端的保護輸出端的保護 當當PLC的輸