5 可编程控制器控制系统设计

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1、5可编程控制器控制系统设计5.1可编程控制器控制系统设计的内容和步骤学习PLC的最终目的是能将它应用到实际的工业控制系统中去，在掌握了PLC的基本结构、工作原理、指令系统与编程方法后，就可以分析、设计和构建一个PLC控制系统了。本章就PLC控制系统设计的基本原则、基本内容、步骤，控制系统的软硬件设计内容、方法，以及基本应用实例进行阐述，以便读者掌握。5.1.1PLC控制系统设计的基本原则1)PLC控制系统的选择PLC是一种专用的工业控制计算机，相对于继电器而言价格较高。因此在应用PLC控制系统前，首先应考虑是否有

2、必要使用PLC。如果被控系统简单，I/O点数较少，控制要求并不复杂，控制可靠性要求不是很高，就可以考虑采用传统的继电接触控制系统。如果被控制系统具有以下特点，则优先选用PLC控制系统。（1）系统的输入输出以开关量为主,开关量I/O点数较多；（2）控制系统使用环境条件较差，对控制系统可靠性要求高；（3）系统控制要求较复杂,用常规的继电接触控制难以实现；（4）系统工艺有可能改进或系统的控制要求有可能扩充。2）系统设计的原则设计PLC控制系统时应遵循以下几个基本原则：（1）应该最大限度地满足生产机械或生产流程对电气控制

3、的要求；（2）保证控制系统的安全、可靠；（3）在满足控制要求的前提下，力求使系统简单、经济、操作和维护方便；（4）考虑生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时应留有一定的裕量。5.1.2PLC控制系统设计的基本内容PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。因此，PLC控制系统的基本内容包括如下几点：(1)选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关和传感器等)、输出设备(继电器、接触器和信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法在其他课

4、程和有关书籍中已有介绍。238(2)PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件，正确选择PLC，对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要作用。选择PLC，应包括机型的选择、容量的选择、I／O点数(模块)的选择、电源模块以及特殊功能模块的选择等。(3)分配I／O点，绘制电气连接接口图，考虑必要的安全保护措施。(4)设计控制程序。包括设计梯形图、语句表(即程序清单)或控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全可靠的关键。因此，控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求

5、为止。(5)必要时还需设计控制台(柜)。(6)编制系统的技术文件，包括说明书、电气图及电气元件明细表等。传统的电气图，一般包括电气原理图、电气布置图及电气安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电气图的基础上增加了PLC部分，因此，在电气原理图中应增加PLC的输入、输出电气连接图(即I／O接口图)。此外，在PLC控制系统中，电气图还应包括程序图(梯形图)，可以称之为“软件图”。向用户提供“软件图”，可方便用户在生产发展或工艺改进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。5.1.3

6、PLC控制系统设计的基本步骤PLC控制系统设计的一般步骤如图5-1所示。1）深入了解控制对象及控制要求这一步是系统设计的基础。首先应详细了解被控对象的全部功能和它对控制系统的要求，例如机械的动作，机械、液压、气动、仪表、电气系统之间的关系，系统是否需要设置多种工作方式(如自动、半自动、手动等)，PLC与系统中其他智能装置之间的关系，是否需要通信联网功能，是否需要报警，电源停电及紧急情况的处理等等。在这一阶段，还要选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号指示灯等执行元件

7、)，以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。此时，还应确定哪些信号需要输入给PLC，哪些负载由PLC驱动，并分类统计出各输入量和输出量的性质，是开关量还是模拟量，是直流量还是交流量，以及电压的大小等级，为PLC的选型和硬件配置提供依据。2）确定硬件配置，画出硬件接线图正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术与经济性能指标起着重要的作用。选择PLC，包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。根据被控对象对控制系统的要求，及PLC的输入量、输出量的类型和点数，确定出PLC的型号和硬件配

8、置。对于整体式PLC，应确定基本单元和扩展单元的型号；对于模块式PLC，应确定框架(或基板)的型号，及所需模板的型号和数量。PLC硬件配置确定后，应对I/O点进行分配，确定外部输入输出元件与PLC的I/0点的连接关系，完成I/O点地址定义表。238分配好与各输入量和输出量相对应的元件后，设计出PLC的外部接线图、其他部分的电路原理图、接线图和安装所需的图纸，以便进行硬件装