2019年第十三章 系统的设计ppt课件.ppt

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1、第十三章基于S7系列PLC单机控制系统设计13.1PLC应用系统设计原则、内容与步骤13.2PLC应用系统的硬件设计13.3PLC应用系统的软件设计13.1PLC应用系统设计原则、内容与步骤13.1.1设计原则在可编程序控制器控制系统的设计中，应该最大限度地满足生产机械或生产流程对电气控制的要求，在满足控制要求的前提下，力求PLC控制系统简单、经济、安全、可靠、操作和维修方便，而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本。设计一个PLC控制系统有多种途径：可以在原有的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编程序控制器的控制系统。13.1.2设计的内容拟定控制系统设

2、计的技术条件，一般以设计任务书的形式来确定。选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。选定PLC的型号编制PLC的I/O分配表或绘制I/O端子接线图。根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言进行程序设计。了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与计算机之间的友善关系。设计操作台、电气柜及非标准电器元部件。编写设计说明书和使用说明书。13.1.3系统设计和调试的主要步骤被控对象的工艺条件和控制要求分析。确定I/O设备选择合适的PLC类型分配I/O点设计应用系统梯形图程序将程序输入PLC进行软件测试应用系统整体调试编制技术文件13.

3、2PLC应用系统的硬件设计13.2.1PLC选型性能与任务相适应开关量控制的应用系统，当对控制速度要求不高时，选用小型PLC就能满足要求。以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用系统，应选用带有A/D转换的模拟量输入模块和带D/A转换的模拟量输出模块，配接相应的传感器、变送器和驱动装置，运算功能较强的中小型PLC。对于比较复杂的中大型控制系统，如闭环控制、PID调节、通信联网等，可选择中大型PLC。PLC的处理速度应满足实时控制的要求提高PLC的处理速度，可采用以下几种方法：选择CPU处理速度快的PLC，使执行一条基本指令的时间不超过0.5µs优化应用软件，缩

4、短扫描周期采用高速响应模块，如高速计数模块。PLC应用系统结构合理、机型系列统一整体式模块式13.2.2PLC容量估算I/O的点数的估算统计PLC系统的开关量I/O点数和模拟量I/O通道数，以及开关量和模拟量的信号类型。考虑设计中I/O点数可能有疏漏，I/O端口的分组情况以及隔离与接地要求，应在统计后得出I/O总点数的基础上，增加10％－15％的余量。考虑余量后的I/O总点数即为I/O点数估计值，改估计值是PLC选型的主要技术依据。为了今后的调整和扩充，选定的PLC机型的I/O能力极限值必须大于I/O点数估计算值，并应尽量避免使PLC能力接近饱和，一般应留有30

5、％左右的余量。用户存储器的容量用户应用程序占用多少内存与I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等有关。开关量输入所需存储器字数＝输入点数X10开关量输出所需存储器字数＝输出点数X8定时器/计数器所需存储器字数＝定时器/计数器数量X2模拟量所需存储器字数＝模拟量通道数X100通信接口所需存储器字数＝接口个数X300存储器的总字数＋备用量＝存储器容量一般应用下的经验公式：所需存储器容量(KB)＝(1~2.5)X(DIX10+DOX8+AI/OX100+CPX300)/1024其他考虑的因素：经验公式仅是对一般应用系统，而且主要是针对设备的直接控制功能而言的，特殊

6、的应用和功能需要更大的存储器容量。不同型号的PLC对存储器的使用规模与管理方式的差异，会影响存储器的需求量程序编写水平对存储器的需求量有较大的影响。工程实践中大多采用粗略估算，加大余量，实际选型时采用就高不就低的原则。13.2.3I/O模块的选择开关量输入模块的选择开关量输入模块按输入点数分8点、12点、16点、32点等。按工作电压分直流5V、12V、24V，交流110V、220V等。按外部接线方式分汇点输入、分隔输入等。选择输入模块考虑两点根据现场输入信号（如按钮、行程开关）与PLC输入模块距离的远近来选择电压的高低。一般，24V以下属于低电平，其传输距离不宜

7、太远。如12V电压模块一般不超过10m。距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。高密度的输入模块，如32点输入模块，允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般同时接通的点数不得超过总输入点数的60％开关量输出模块的选择输出模块有3种方式输出：继电器输出、双向可控硅输出、晶体管输出。输出方式的选择：继电器输出价格便宜、使用电压范围广、导通压小、承受瞬间过电压和过电流的能力较强，有隔离作用。但继电器有触点、寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交/直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过1Hz。晶闸管输出（交流）和晶体管输出（直流）都属于无触点

8、开关输出，适用于通断频繁