电气控制与可编程控制器技术电子课件

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1、第九章可编程控制系统设计前面介绍了可编程控制器的硬件基本结构与工作原理、指令系统与编程方法。本章在前面的基础上，进一步介绍可编程控制系统设计的基本原则、设计的一般步骤与方法及PLC控制系统设计应用举例。一、PLC控制系统设计的基本原则设计任何一个PLC控制系统，如同设计任何一种电气控制系统一样，其目的都是通过控制被控对象（生产设备或生产过程）来实现工艺要求，提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：1、PLC控制系统控制被控对象应最大限度地满足工艺要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜索资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定控制方

2、案，协同解决设计中出现的各种问题。第一节PLC控制系统设计的基本内容和步骤2、在满足工艺要求的前提下，力求使PLC控制系统简单、经济、使用及维修方便。3、保证控制系统的安全、可靠。4、考虑到生产的发展和工艺的改进，在配置PLC硬件设备时应适当留有一定的裕量。二、PLC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控制系统设计的基本内容应包括：1、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，其选择的方法在前面第一

3、～四章中已作介绍。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的作用。选择PLC，包括机型、容量的选择以及I/O模块、电源模块等的选择。3、分配I/O点，绘制I/O连接图。4、控制程序设计。包括控制系统流程图、梯形图、语句表（即程序清单）等设计。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，设计的控制程序必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。5、必要时还需设计控制台（柜）。6、编制控制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表。传统的电气图，一般包括电气原理图、电器布置图及电

4、气安装图。在PLC控制系统中，这一部分图统称为“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I/O连接图。另外，在PLC控制系统中的电气图中还应包括程序图（梯形图），通常称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于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。三、PLC控制系统设计的一般步骤及内容设计PLC控制系统的一般步骤如图9-1所示。1、根据生产的工艺过程分析控制要求，需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期、单步等）。2、根据控制要求确定所需要的输入、输出设备。

5、据此确定PLC的I/O点数。3、选择PLC机型及容量。4、定义输入、输出点名称，分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。5、根据PLC所要完成的任务及应具备的功能，进行PLC程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。PLC程序设计的步骤与内容是：（1）对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。（2）设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。（3）根据梯形图编制程序清单。图9-1PLC控制系统设计步骤（4）用计算机或编程器

6、将程序键入到PLC的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。（5）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。6、待控制台（柜）设计及现场施工完成后，进行联机调试。如不满足要求，再修改程序或检查接线，直到满足要求为止。7、编制技术文件。8、交付使用。四、PLC机型的选择这是PLC应用设计中很重要的一步，目前，国内外生产的PLC种类很多，在选用PLC时应考虑以下几方面。1、规模要适当输入、输出点数以及软件对PLC功能及指令的要求是选择PLC机型规模大小的重要依据。首先要确保有足够的输入、输出点数，并留有一定的余地（要有10%的备用量）。如果只是为了实现单机自动化，或机电一体化产品，可选用小型

7、PLC。如果控制系统较大，输入、输出点数较多，被控设备较分散，可以选用中型或大型PLC。还应确定用户程序存储器的容量。一般粗略的估计方法是：（输入+输出）×（10～12）=指令步数。特别要注意因控制较复杂，数据处理量较大，可能出现存储容量不够的问题。2、功能要相当，结构要合理对于以开关量进行控制的系统，一般的低档机就能满足要求。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，应选用带A/D、D/A转换，加减运算、数据传送功能的低档机。对于控制比较