PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試課件

第7章PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試PLC的控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，提高實(shí)際應(yīng)用的能力。學(xué)習(xí)內(nèi)容：綜合PLC硬件及軟件知識，聯(lián)系工業(yè)控制的實(shí)際，介紹小型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。學(xué)習(xí)要求：（1）了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟。（2）掌握PLC控制系統(tǒng)硬件配置的方法。（3）掌握PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法及其調(diào)試方法。（4）系統(tǒng)掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的工作步驟。（5）了解PLC控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)。第7章PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試7.1

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟7.1.1PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與內(nèi)容1.設(shè)計(jì)原則PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)主要是系統(tǒng)的選型和接線設(shè)計(jì)，軟件則是程序設(shè)計(jì)。深入了解現(xiàn)場情況，明確控制要求，最大限度地滿足被控對象對生產(chǎn)工藝的要求。力求控制系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。正確合理選用電器元件，確保系統(tǒng)安全可靠的工作，同時(shí)考慮產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步性及造型美觀。選用控制設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮到今后控制規(guī)模的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，留有適當(dāng)?shù)脑Ａ俊?.設(shè)計(jì)內(nèi)容擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件；選擇電氣傳動形式和電動機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；選擇PLC機(jī)型和擴(kuò)展模塊，配置系統(tǒng)硬件；編制PLC的輸入/輸出分配表和繪制輸入/輸出端子接線圖；根據(jù)系統(tǒng)對控制的要求設(shè)計(jì)用戶程序；了解并遵循用戶認(rèn)知心理，人性化設(shè)計(jì)人機(jī)界面；設(shè)計(jì)操作臺、電氣柜，選擇所需的電器元件；編寫設(shè)計(jì)說明書和操作使用說明書。根據(jù)具體控制對象，上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)整。7.1

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟7.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟1．熟悉被控對象，制定控制方案分析被控對象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對象機(jī)、電、液之間的配合，確定被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求。2．確定I／O設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定用戶所需的輸入(如按鈕、行程開關(guān)、選擇開關(guān)等)和輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥、信號指示燈等)由此確定PLC的I／O點(diǎn)數(shù)。3．選擇PLC選擇時(shí)主要包括PLC機(jī)型、容量、I／O模塊、電源的選擇。4．分配PLC的I／O地址根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕，選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號指示燈等各種輸入輸出設(shè)備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的PLC的型號列出輸入／輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子的對照表，以便繪制PLC外部I／O接線圖和編制程序。7.1

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟7.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟5．設(shè)計(jì)軟件及硬件進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，進(jìn)行控制柜（臺）等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，因此，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短，而對于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計(jì)出全部的電氣控制線路后才能進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。6．聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。開始時(shí)，先不帶上輸出設(shè)備（接觸器線圈、信號指示燈等負(fù)載）進(jìn)行調(diào)試。利用編程器的監(jiān)控功能，采分段調(diào)試的方法進(jìn)行。各部分都調(diào)試正常后，再帶上實(shí)際負(fù)載運(yùn)行。如不符合要求，則對硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部分程序即可，全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改則應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。7．整理技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說明書、電氣安裝圖、電氣元件明細(xì)表及使用說明書等。7.1

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟第二節(jié)PLC控制系統(tǒng)的硬件配置7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件配置7.2.1選擇PLC機(jī)型隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和型號越來越多，功能日趨完善。從美國，日本、德國等國家引進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國內(nèi)廠商組裝或自行開發(fā)的PLC產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列。上百種型號。其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)，編程方法、價(jià)格等各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC產(chǎn)品，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。一般來說，各個(gè)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品在可靠性上都是過關(guān)的，機(jī)型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己需要，而不浪費(fèi)機(jī)器容量。PLC的選擇主要包括機(jī)型選擇，容量選擇，輸入輸出模塊選擇、電源模塊選擇等幾個(gè)方面。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)1、結(jié)構(gòu)型式的考慮PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格也比模塊式的便宜，所以小型PLC控制系統(tǒng)多采用整體式結(jié)構(gòu)。模塊式PLC的功能擴(kuò)展，I/O點(diǎn)數(shù)的增減，輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，都比整體式方便靈活。維修時(shí)更換模塊，判斷與處理故障快速方便。因此，對于較復(fù)雜的要求較高的系統(tǒng)，一般選用模塊式結(jié)構(gòu)。2、對用戶存貯器的要求一般PLC都用CMOSRAM作用戶存貯器，為了在停電時(shí)保護(hù)用戶程序和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通常用鋰電池作后備電源。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)如果被控系統(tǒng)的工藝要求固定不變，所編程序經(jīng)調(diào)試后己比較完善，不需要經(jīng)常修改，為了防止他人隨意改動控制程序，可以采用EPROM（選購件）將用戶程序固化。3、是否需要通訊聯(lián)網(wǎng)的功能小型PLC多是以單機(jī)自動化為目的，一般沒有通訊接口。如果用戶要求將PLC納入工廠自動化控制網(wǎng)絡(luò)，就應(yīng)選用帶有通訊接口的PLC。高性能的小型機(jī)也帶有通訊接口，通過RS-232串行接口，與上位計(jì)算機(jī)或另一臺PLC等外部設(shè)備。以上簡要地介紹了PLC選型的依據(jù)和應(yīng)考慮的幾個(gè)問題，用戶應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要，綜合考慮各種因素，選擇性能價(jià)格比合適的產(chǎn)品。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.2PLC容量估算1.可編程控制器控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算I/O點(diǎn)數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的重要指標(biāo)。根據(jù)被控對象的輸入信號與輸出信號的總點(diǎn)數(shù)，選擇相應(yīng)規(guī)模的可編程控制器并留有10%～15%的I/O裕量。估算出被控對象上I/O點(diǎn)數(shù)后，就可選擇點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)目删幊炭刂破?。如果是為了單機(jī)自動化或機(jī)電一體化產(chǎn)品，可選用小型機(jī)，如果控制系統(tǒng)較大，輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，被控制設(shè)備分散，就可選用大、中型可編程控制器。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.2PLC容量估算2.內(nèi)存估計(jì)用戶程序所需內(nèi)存容量要受到下面幾個(gè)因素的影響：內(nèi)存利用率；開關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)；模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)；用戶的編程水平。（1）內(nèi)存利用率用戶編的程序通過編程器鍵入主機(jī)內(nèi)，最后是以機(jī)器語言的形式存放在內(nèi)存中，同樣的程序，不同廠家的產(chǎn)品，在把程序變成機(jī)器語言存放時(shí)所需要的內(nèi)存數(shù)不同，我們把一個(gè)程序段中的接點(diǎn)數(shù)與存放該程序段所代表的機(jī)器語言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。高的利用率給用戶帶來好處。同樣的程序可以減少內(nèi)存量，從而降低內(nèi)存投資。另外同樣程序可縮短掃描周期時(shí)間，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.2PLC容量估算（2）開關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù)可編程控制器開關(guān)量輸入輸出總點(diǎn)數(shù)是計(jì)算所需內(nèi)存儲器容量的重要根據(jù)。一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出的比為6：4。這方面的經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出的總點(diǎn)數(shù)給出的。所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量（輸入+輸出）總點(diǎn)數(shù)*10

（3）模擬量輸入輸出總點(diǎn)數(shù)具有模擬量控制的系統(tǒng)就要用到數(shù)字傳送和運(yùn)算的功能指令，這些功能指令內(nèi)存利用率較低，因此所占內(nèi)存數(shù)要增加。在只有模擬量輸入的系統(tǒng)中，一般要對模擬量進(jìn)行讀入、數(shù)字濾波、傳送和比較運(yùn)算。在模擬量輸入輸出同時(shí)存在的情況下，就要進(jìn)行較復(fù)雜的運(yùn)算，一般是閉環(huán)控制，內(nèi)存要比只有模擬量輸入的情況需要量大。在模擬量處理中。常常把模擬量讀入、濾波及模擬量輸出編成子程序使用，這使所占內(nèi)存大大減少，特別是在模擬量路數(shù)比較多時(shí)。每一路模擬量所需的內(nèi)存數(shù)會明顯減少。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.2PLC容量估算下面給出一般情況下的經(jīng)驗(yàn)公式：只有模擬量輸入時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點(diǎn)數(shù)*l00模擬量輸入輸出同時(shí)存在時(shí)：內(nèi)存字?jǐn)?shù)＝模擬量點(diǎn)數(shù)*200這些經(jīng)驗(yàn)公式的算法是在10點(diǎn)模擬量左右，當(dāng)點(diǎn)數(shù)小于10時(shí)，內(nèi)存字?jǐn)?shù)要適當(dāng)加大，點(diǎn)數(shù)多時(shí)，可適當(dāng)減小。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.2PLC容量估算（4）程序編寫質(zhì)量用戶編寫的程序優(yōu)劣對程序長短和運(yùn)行時(shí)間都有較大影響。對于同樣系統(tǒng)不同用戶編寫程序可能會使程序長度和執(zhí)行時(shí)間差距很大。一般來說對初編者應(yīng)為內(nèi)存多留一些余量，而有經(jīng)驗(yàn)的編程者可少留一些余量。綜上所述，推薦下面的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：總存儲器字?jǐn)?shù)＝（開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)+開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)）*l0+模擬量點(diǎn)數(shù)*150。然后按計(jì)算存儲器字?jǐn)?shù)的25%考慮裕量。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.3輸入輸出模塊的選擇可編程控制器輸入模塊是檢測并轉(zhuǎn)換來自現(xiàn)場設(shè)備（按鈕、限位開關(guān)；接近開關(guān)等）的高電平信號為機(jī)器內(nèi)部電平信號，模塊類型分直流5、12、24、48、60V幾種；交流115V和220V兩種。由現(xiàn)場設(shè)備與模塊之間的遠(yuǎn)近程度選擇電壓的大小。一般5、12、24V屬低電平，傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，例如5V的輸入模塊最遠(yuǎn)不能超過10m，另外高密度的輸入模塊如32點(diǎn)、64點(diǎn)，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般講，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)不得超過60%。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須考慮門檻電平的大小。門檻電平值越大，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也就越遠(yuǎn)。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.3輸入輸出模塊的選擇輸出模塊的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換為外部過程的控制信號。對于開關(guān)頻繁、電感性、低功率因數(shù)的負(fù)載，推薦使用晶閘管輸出模塊，缺點(diǎn)是模塊價(jià)格高；過載能力稍差。繼電器輸出模塊優(yōu)點(diǎn)是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是壽命短，響應(yīng)速度慢。輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的電流累計(jì)值必須小于公共端所允許通過的電流值。輸出模塊的電流值必須大于負(fù)載電流的額定值。7.2.4電源模塊的選擇電源模塊的選擇比較簡單，只需要考慮電流總量即可。即其額定輸出電流必須大于CPU、I/O等耗電總和。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.5分配輸入/輸出點(diǎn)1.輸入點(diǎn)的簡化（1）合并輸入如果某些信號的邏輯關(guān)系總是以“串聯(lián)”或“并聯(lián)”的方式整體出現(xiàn)，這樣的信號在接入輸入點(diǎn)之前，先按照相應(yīng)的關(guān)系接好線，再接到輸入點(diǎn)。（2）分時(shí)分組輸入有些信號可以按輸入時(shí)刻分成幾組，比如自動情況有7個(gè)輸入信號，手動情況有6個(gè)不同的輸入信號，但自動和手動程序不會同時(shí)執(zhí)行，這樣只要增加一個(gè)自動/手動指令選擇信號的基礎(chǔ)上，就可實(shí)現(xiàn)上述功能。（3）采用撥碼開關(guān)有些控制系統(tǒng)有多種工作模式，此時(shí)若采用一位“BCD”撥碼開關(guān)，只使用4點(diǎn)輸入，就可以有10種模式可供選擇。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.5分配輸入/輸出點(diǎn)1.輸入點(diǎn)的簡化（4）減少多余輸入信號如果通過PLC程序就可判定輸入信號的狀態(tài)，則可以減少一些多余信號的輸入。（5）某些設(shè)備可以不進(jìn)PLC有些信號功能簡單，涉及面很窄，有時(shí)沒有必要作為PLC的輸入，將他們放在外部電路同樣可以滿足要求。2.輸出點(diǎn)的簡化（1）負(fù)載的并聯(lián)使用系統(tǒng)中有些負(fù)載的通/斷狀態(tài)完全相同可以使用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動。條件是：負(fù)載電壓抑制，總負(fù)荷不超過允許容量。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.5分配輸入/輸出點(diǎn)2.輸出點(diǎn)的簡化（2）接觸器輔助觸點(diǎn)的使用控制電動機(jī)等大功率負(fù)載時(shí)，一般都是PLC輸出帶接觸器線圈，接觸器除主觸點(diǎn)外，還有輔助觸點(diǎn)可以使用，其輔助觸點(diǎn)可以帶指示燈。（3）用閃爍的方法擴(kuò)展指示燈的功能指示燈實(shí)際上不只是亮滅兩種工作狀態(tài)，在有些情況下可使指示燈閃爍來指示工作狀態(tài)。（4）用數(shù)碼顯示器代替指示燈如果系統(tǒng)指示燈很多，可以使用數(shù)碼顯示器代替指示燈，這樣可以節(jié)省輸出節(jié)點(diǎn)。如果使用8個(gè)PLC驅(qū)動兩位數(shù)碼顯示器。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.5分配輸入/輸出點(diǎn)2.輸出點(diǎn)的簡化（2）接觸器輔助觸點(diǎn)的使用控制電動機(jī)等大功率負(fù)載時(shí)，一般都是PLC輸出帶接觸器線圈，接觸器除主觸點(diǎn)外，還有輔助觸點(diǎn)可以使用，其輔助觸點(diǎn)可以帶指示燈。（3）用閃爍的方法擴(kuò)展指示燈的功能指示燈實(shí)際上不只是亮滅兩種工作狀態(tài)，在有些情況下可使指示燈閃爍來指示工作狀態(tài)。（4）用數(shù)碼顯示器代替指示燈如果系統(tǒng)指示燈很多，可以使用數(shù)碼顯示器代替指示燈，這樣可以節(jié)省輸出節(jié)點(diǎn)。如果使用8個(gè)PLC驅(qū)動兩位數(shù)碼顯示器。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.6輸出點(diǎn)的保護(hù)系統(tǒng)在帶感性負(fù)載時(shí)，要抑制在關(guān)閉電源時(shí)電壓的升高，可以采用下面的方法來設(shè)計(jì)合適的抑制電路。1.直流晶體管輸出的保護(hù)對于大電感或頻繁開關(guān)的感性負(fù)載可以使用外部二極管或齊納二極管來保護(hù)內(nèi)部電路。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.2.6輸出點(diǎn)的保護(hù)2.繼電器輸出控制直流負(fù)載的保護(hù)電阻-電容網(wǎng)絡(luò)能用于低壓直流繼電器電路中，起到吸收過電壓的作用。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.繼電器和交流輸出控制交流電源的保護(hù)使用115/230V電源時(shí)，可將電阻-電容網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在負(fù)載兩端，同時(shí)采用壓敏電阻吸收限制峰值電壓。7.2.7安全回路設(shè)計(jì)安全回路是為保護(hù)負(fù)載或控制對象，防止操作錯(cuò)誤或失控而設(shè)計(jì)的連鎖控制回路，安全回路給PLC輸入信號，以便PLC進(jìn)行保護(hù)處理，包括以下幾個(gè)方面：1.短路保護(hù)應(yīng)該在外部輸出電路中設(shè)置短路保護(hù)，加裝熔斷器。2.互鎖連鎖措施除程序設(shè)置互鎖外，PLC外部線路也要設(shè)置互鎖。3.零壓保護(hù)與緊急停車措施停電保護(hù)和緊急停車。4.極限保護(hù)也稱越限保護(hù)，當(dāng)負(fù)載超過限定位置后，直接切斷電源，同時(shí)將信號輸入PLC。7.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7.3PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)第三節(jié)PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)7.3PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)硬件配置后，可進(jìn)行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)是軟、硬件知識的綜合應(yīng)用，有時(shí)硬件設(shè)計(jì)與應(yīng)用程序設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行。要設(shè)計(jì)好PLC的應(yīng)用程序，必須充分了解被控對象的生產(chǎn)工藝、技術(shù)特性、控制要求等。7.3.1PLC應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容PLC的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是指根據(jù)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和工藝要求，使用相應(yīng)的編程語言，編制用戶控制程序和形成相應(yīng)控制文件的過程。主要內(nèi)容包括：確定程序結(jié)構(gòu)；定義輸入輸出、中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)等參數(shù)表；編制程序；編寫程序說明書。PLC應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)還包括文本顯示器或觸摸屏等人機(jī)界面設(shè)備及其特殊功能的組態(tài)。7.3PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

7.3.2PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的一般步驟1．熟悉被控制對象、制定設(shè)備運(yùn)行方案，進(jìn)行系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)了解被控對象機(jī)、電、液之間的配合，確定被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求。2．熟悉編程語言選擇合適的編程語言形式，熟悉指令系統(tǒng)和參數(shù)分類，詳盡的掌握各指令功能3．定義參數(shù)表，分配I/O編號參數(shù)表的定義包括對輸入/輸出、中間標(biāo)志、定時(shí)器和數(shù)據(jù)區(qū)的定義。以電動機(jī)Y-Δ換接啟動為例。7.3PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)符號地址注釋符號地址注釋SB_2I0.0啟動按鈕KM2Q0.1三角形運(yùn)行SB_1I0.1停止按鈕KM3Q0.2星形連接啟動FRI0.2電機(jī)過熱保護(hù)Q0.3KM3_NCI0.3星連接斷開確認(rèn)Q0.4KM1Q0.0主電源Q0.5

7.3.2PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的一般步驟4．設(shè)計(jì)應(yīng)用程序如果有操作系統(tǒng)支持，盡量使用高級形式編程語言，在編程過程中，根據(jù)實(shí)際需要，對中間標(biāo)志信號表進(jìn)行逐個(gè)定義，要注意節(jié)省內(nèi)存空間；及時(shí)對程序進(jìn)行注釋。5．程序調(diào)試開始時(shí)，先不帶上輸出設(shè)備（接觸器線圈、信號指示燈等負(fù)載）進(jìn)行調(diào)試。利用編程器的監(jiān)控功能，采分段調(diào)試的方法進(jìn)行。各部分都調(diào)試正常后，再帶上實(shí)際負(fù)載運(yùn)行。如不符合要求，則對硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部分程序即可，全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。6．編寫程序說明書程序說明書是整個(gè)程序內(nèi)容的綜合性說明文檔，是整個(gè)設(shè)計(jì)工作的總結(jié)，包括程序設(shè)計(jì)依據(jù)、程序基本結(jié)構(gòu)、各功能單元分析、使用的公式原理、參數(shù)來源及運(yùn)算過程等。7.3PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

7.3.3常用基本環(huán)節(jié)編程所謂常用基本環(huán)節(jié)很多是借鑒繼電-接觸器控制電路的基本環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法，邏輯設(shè)計(jì)是以邏輯代數(shù)為理論基礎(chǔ)，通過列寫輸入輸出的邏輯表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成梯形圖；經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法要求設(shè)計(jì)者具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，掌握較多的典型應(yīng)用程序的基本環(huán)節(jié)。根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)選擇基本環(huán)節(jié)，并把它們有機(jī)地組合起來。其設(shè)計(jì)過程是逐步完善的，一般不易獲得最佳方案，程序初步設(shè)計(jì)后，還需反復(fù)調(diào)試、修改和完善，直至滿足被控對象的控制要求。7.3PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

1.起動、保持、停止控制SET、RESET分開控制的梯形圖

SR觸發(fā)器起保停梯形圖2.互鎖控制單重互鎖

雙重互鎖3.時(shí)間控制長延時(shí)梯形圖（1）

長延時(shí)梯形圖（2）4.邊沿信號檢測指令檢測法S7-200中有專門的上升沿檢測指令和下降沿檢測指令程序檢測法上升沿檢測程序

下降沿檢測程序7.3PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)7.4PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)第四節(jié)PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)

7.4PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)可編程序控制器簡稱PLC，它是一種特殊的控制計(jì)算機(jī)，具有編程簡單、通用性好、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域和其他民用設(shè)備中，它直接連接被控設(shè)備的電子設(shè)備。因此很容易被周圍干擾源干擾而引起控制系統(tǒng)產(chǎn)生誤動作。為了讓控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高可靠性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝時(shí)應(yīng)采取一定的抗干擾措施。7.4.1抗電源干擾措施PLC系統(tǒng)一般由工業(yè)用電網(wǎng)絡(luò)供電。工業(yè)系統(tǒng)中的某些大設(shè)備的啟動、停機(jī)等，可能引起電源過壓、欠壓、浪涌、下陷及產(chǎn)生尖峰干擾，這些電壓噪聲均會通過電源內(nèi)阻耦合到PLC系統(tǒng)的電路，給系統(tǒng)造成極大的危害。

7.4PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.1抗電源干擾措施在實(shí)際應(yīng)用中，主要采用以下措施來減小因電源干擾造成的PLC控制系統(tǒng)故障。（1）采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的。對于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好的電源，為保證電網(wǎng)饋電不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。而且UPS還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。

7.4PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.1抗電源干擾措施（2）硬件濾波措施在干擾較強(qiáng)或要求較高的場合，應(yīng)該使用帶屏蔽層的隔離變壓器對PLC系統(tǒng)供電，還可以在隔離變壓器的一次側(cè)串聯(lián)濾波器，同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意：①連線最好采用雙絞線，以抑制共模干擾。②隔離變壓器的屏蔽層要良好接地。③變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)分開。④PLC電源、I/O電源和其他設(shè)備電源分開。（3）選擇合適的接地系統(tǒng)系統(tǒng)接地有浮地、直接接地和電容接地三種方式。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。

7.4PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.2控制系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)完善接地系統(tǒng)是提高PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。接地系統(tǒng)混亂主要是各個(gè)接地點(diǎn)的電位分布不均，不同接地點(diǎn)之間存在地電位差，引起地環(huán)路干擾電流，影響PLC系統(tǒng)安全和正常工作。因此，接地應(yīng)以減小或消除同系統(tǒng)中不同性質(zhì)的接地（如防雷地、外殼地、工作地、靜電地等）之間的電位差為目的，嚴(yán)格按照對接地連接電阻的要求，選用適當(dāng)?shù)牟季€，將接地采用分類匯總，最終與總接地板聯(lián)結(jié)的方式，實(shí)現(xiàn)等電位連接。

7.4PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.2控制系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)接地的目的有兩個(gè)：其一是為了安全；其二是為了抑制干擾。常用的接地方式有三種，分別是串聯(lián)式單點(diǎn)接地、并聯(lián)式單點(diǎn)接地、多分支單點(diǎn)接地。PLC常用的接地方式是單獨(dú)接地。PLC控制系統(tǒng)的地線包括：系統(tǒng)地、交流地、屏蔽地和保護(hù)接地等幾種。

7.4PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.2抗電源干擾措施完善接地系統(tǒng)是提高PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。接地系統(tǒng)混亂主要是各個(gè)接地點(diǎn)的電位分布不均，不同接地點(diǎn)之間存在地電位差，引起地環(huán)路干擾電流，影響PLC系統(tǒng)安全和正常工作。因此，接地應(yīng)以減小或消除同系統(tǒng)中不同性質(zhì)的接地（如防雷地、外殼地、工作地、靜電地等）之間的電位差為目的，嚴(yán)格按照對接地連接電阻的要求，選用適當(dāng)?shù)牟季€，將接地采用分類匯總，最終與總接地板聯(lián)結(jié)的方式，實(shí)現(xiàn)等電位連接。設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)接地時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：接地線盡量采用較大的線徑；靠近控制器；盡量避開強(qiáng)電回路和主回路，不能避開時(shí)，應(yīng)垂直相交。

7.4PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.3抗I/O干擾設(shè)計(jì)與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽略；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾。由信號引入干擾會引起I／O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機(jī)。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I／O模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。

7.4PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.3抗I/O干擾設(shè)計(jì)（1）從抗干擾角度選擇I/O模塊，要考慮以下因素：1）I/O信號與內(nèi)部回路隔離的模塊比不隔離的模塊抗干擾性能好；2）無觸點(diǎn)輸出模塊比有觸點(diǎn)輸出模塊在控制器側(cè)產(chǎn)生的干擾??；3）輸入信號ON/OFF電壓差大抗干擾性能好。（2）安裝與布線的注意事項(xiàng)1）動力線與信號線、輸入信號線和輸出信號線分開布線；2）遠(yuǎn)離干擾源，柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動力線距離大于200mm；3）交流輸出線和直流輸出線不要使用同一根電纜，避免與動力線并行。

7.4PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7.4.3抗I/O干擾設(shè)計(jì)（3）考慮I/O端的接線1）接線不要太長、輸入輸出分開；2）輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出，PLC輸出端子若接有感性負(fù)載，應(yīng)施加隔離措施，抑制可能產(chǎn)生干擾；3）輸出端采用相應(yīng)的吸收回路，加強(qiáng)吸收端的保護(hù)。（4）對變頻器干擾的抑制1）加隔離變壓器，與抗電源干擾措施相同；2）使用濾波器；3）使用輸出電抗器，在變頻器到電動機(jī)之間增加電抗器主要是減少變頻器在能量傳輸過程中的電磁輻射，以免影響其他負(fù)載工作。

7.5PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試第五節(jié)PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試

7.5PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試是系統(tǒng)在正式投入使用前的必須步驟。PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試既有硬件部分的調(diào)試，又要進(jìn)行軟件調(diào)試。由于硬件接線比較簡單，所以調(diào)試相對比較容易，主要是對PLC程序的調(diào)試?？刂葡到y(tǒng)調(diào)試步驟可按下圖進(jìn)行：7.5.1應(yīng)用程序離線調(diào)試首先是應(yīng)用程序的檢查過程，應(yīng)隨編隨檢；其次條件允許，盡量進(jìn)行模擬調(diào)試；第三發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修改，防止由于程序段過多難于檢查出問題出現(xiàn)的具體位置；在沒有PLC硬件時(shí)，可以采用仿真進(jìn)行調(diào)試。

7.5PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試7.5.2控制系統(tǒng)硬件檢查1.系統(tǒng)硬件電路通電前檢查根據(jù)電氣原理圖、安裝圖、電器布置圖檢查各元件位置、接線是否正確，外觀有無損壞，保護(hù)電器整定值是否與保護(hù)對象符合，重點(diǎn)檢查交直流間、不同電壓等級間及相間、正負(fù)極之間是否有接線錯(cuò)誤。具體步驟是：1）檢查各電器的外接線端子號是否一致，重點(diǎn)是PLC的電源和公共端；2）檢查動力線路（主電路）的接線；3）檢查PLC的供電電源和輸出電源；4）最后對照原理圖檢查主回路和控制回路各接線的線號，尤其是PLC端子與程序之間的對應(yīng)。

7.5PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試

7.5PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試7.5.2控制系統(tǒng)硬件檢查2.系統(tǒng)硬件電路通電檢查在充分了解系統(tǒng)的工作原理和控制功能的基礎(chǔ)上，通電檢查的內(nèi)容和步驟包括：1）通電檢查供電電源，接通電源開關(guān)PLC上指示燈亮，如有異常立即斷開電源檢查原因；2）檢查輸入點(diǎn)，按下按鈕，各指示燈應(yīng)該發(fā)光，連接的常閉點(diǎn)斷開時(shí)，該輸入點(diǎn)應(yīng)該熄滅；3）檢查輸出點(diǎn)，有時(shí)需要外圍設(shè)備配合動作，PLC輸出點(diǎn)可以采用強(qiáng)制的辦法使其接通，看外圍設(shè)備是否動作，對于有短路可能的兩個(gè)輸出點(diǎn)，要先斷開電源，看其是否同時(shí)動作。

7.5PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試7.5.3應(yīng)用程序在線調(diào)試將模擬調(diào)試完畢的應(yīng)用程序下載到PLC，然后使PLC處于運(yùn)行狀態(tài)，按控制要求運(yùn)行程序，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解決。1.檢查程序是否按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行，是否會出現(xiàn)死循環(huán)等故障；2.對于出現(xiàn)的異常情況，重新檢查程序，修改錯(cuò)誤程序；3.如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。4.把原有程序另存一個(gè),在另存的程序上作修改。文件命名一個(gè)主要的程序名稱，標(biāo)注第幾次修改，并加上修改的日期，最好是在文件名外加上簡要的修改標(biāo)題。

7.5PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試7.5.4現(xiàn)場調(diào)試PLC程序現(xiàn)場調(diào)試指在工業(yè)現(xiàn)場，所有設(shè)備都安裝好后，所有連接線都接好后的實(shí)際調(diào)試。也是PLC程序的最后調(diào)試?，F(xiàn)場調(diào)試的目的是，調(diào)試通過后，可交給用戶使用，或試運(yùn)行?，F(xiàn)場調(diào)試參與的人員較多，要組織好，要有調(diào)試大綱。依大綱，按部就班地一步步推進(jìn)。開始調(diào)試時(shí)，設(shè)備可先不運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至不要帶電?？呻S著調(diào)試的進(jìn)展逐步加電、開機(jī)、加載，直到按額定條件運(yùn)轉(zhuǎn)。具體過程大體是:1）要查接線、核對地址。要逐點(diǎn)進(jìn)行，要確保正確無誤?？刹粠щ姾藢?，那就是查線，較麻煩。也可帶電查，加上信號后，看電控系統(tǒng)的動作情況是否符合設(shè)計(jì)的目的。

7.5PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試7.5.4現(xiàn)場調(diào)試2）檢查模擬量輸入輸出?？摧斎胼敵瞿K是否正確，工作是否正常。必要時(shí)，還可用標(biāo)準(zhǔn)儀器檢查輸入輸出的精度。3）檢查與測試指示燈?？刂泼姘迳先缬兄甘緹?，應(yīng)先對應(yīng)指示燈的顯示進(jìn)行檢查。一方面，查看燈壞了沒有，另一方面檢查邏輯關(guān)系是否正確。指示燈是反映系統(tǒng)工作的一面鏡子，先調(diào)好它，將對進(jìn)一步調(diào)試提供方便。4）檢查手動動作及手動控制邏輯關(guān)系。完成了以上調(diào)試，繼而可進(jìn)行手動動作及手動控制邏輯關(guān)系調(diào)試。要查看各個(gè)手動控制的輸出點(diǎn)，是否有相應(yīng)的輸出以及與輸出對應(yīng)的動作，然后再看，各個(gè)手動控制是否能夠?qū)崿F(xiàn)。如有問題，立即解決。

7.5PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試7.5.4現(xiàn)場調(diào)試5）半自動工作。如系統(tǒng)可自動工作，那先調(diào)半自動工作能否實(shí)現(xiàn)。哪個(gè)步驟或環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就著手解決哪個(gè)步驟或環(huán)節(jié)的問題。6）自動工作。在完成半自動調(diào)試后，可進(jìn)一步調(diào)試自動工作。7）調(diào)試模擬量、脈沖量控制。最主要的是選定合適控制參數(shù)。參數(shù)也要作多種選擇，再從中選出最優(yōu)者。有的PLC能夠自整定獲得PID參數(shù)。8）異常條件檢查，完成上述所有調(diào)試，整個(gè)調(diào)試基本也就完成了。為系統(tǒng)順利運(yùn)行起見，再進(jìn)行異常條件檢查，找出一些難以避免的非法操作、停機(jī)保護(hù)或是報(bào)警提示。

本章小結(jié)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的一般步驟（一）分析被控對象并提出控制要求詳細(xì)分析被控對象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對象機(jī)、電、液之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。（二）確定輸入／輸出設(shè)備

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備（如：按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。（