2022年plc控制系统设计的一般步骤.pdf

plc 控制系统设计的一般步骤丰炜 PLC说明资料 1-PLC 系统设计及选型方法在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程控制器(PLC)可以轻松的解决， PLC 已成为解决自动控制问题最有效的工具之一，越来越广泛的应用于工业控制领域中，本文简要叙述了PLC控制系统设计的步骤及PLC的基本选型方法，供大家参考。一、可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤（ 1 ）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求这是整个系统设计的基础，以后的选型、编程、调试都是以此为目标的。a 被控对象就是所要控制的机械、电气设备、生产线或生产过程。b 控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和连锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这样可化繁为简，有利于编程和调试。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - - （ 2 ）确定 I/O 设备根据被控对象的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器、编码器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀、变频器、伺服、步进等。（ 3 ）选择合适的 PLC 类型根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、 I/O 模块的选择、特殊模块、电源模块的选择等。（ 4 ）分配 I/O 点分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着就可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。（ 5 ）编写梯形图程序根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 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。（ 6 ）进行软件测试将程序下载到 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。（ 7 ）应用系统整体调试在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。（ 8 ）编制技术文件系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图等。在 PLC系统设计时，确定控制方案后，下一步工作就是PLC的选型工作。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围，确定所需的操作和动作， 然后根据控制要求， 估算输入输出点数、 确定 PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。下面结合我公司丰炜PLC具体说明一下选型步骤及系统设计时注意事项。二、 PLC 型号的选择（ 1 ）通讯功能选择根据系统的工艺要求，首先应确定系统用 PLC单机控制， 还是用 PLC形成网络，以及是否和其他设备有通信，如触摸屏，变频器，检测控制设备等等。这样就可以根据通讯接口数量、类型（RS-232,422,485 ）及通讯协议，规划 PLC类型和通讯扩充卡或通讯扩充模块。（ 2 ）控制功能选择根据系统的工艺要求，应确定系统是否有A/D、D/A 转换，温度采集控制，比例阀控制等工艺要求，选择VB 系列相应的特殊模块，同时根据特殊模块数量选择 VB系列相应的主机（ VB0可接 4 个特殊模块， VB1可接 8 个特殊模块， VB2可接 16 个特殊模块）。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - - （ 3 ）高速计数及高速脉冲输出选择根据系统的工艺要求，确认系统是否有高速计数或高速脉冲输出及相应的点数和频率，来选择相应型号的主机。丰炜 PLC全系列都具有软体32 位元上下数带停电保持高速计数器，其中单相计数器 11 点（最高计数频率10KHz ） ，双相计数器5 点（最高计数频率 10KHz ） ，A/B 相计数器 5 点（最高计数频率5KHz ，VH系列为 4 点） 。VB1系列在软体计数器基础上还有2 点最高计数频率高达200KHz的硬体 32 位元高速计数器。关于高速脉冲输出，VH仅有 1 点 7KHz的脉冲输出， VB0及 VB2各有 2 点7KHz的脉冲输出， VB1有 2 点 20KHz和 2 点 200KHz的脉冲输出 （VB1系列专为高速输入及速位控制应用而设计）。其中需要注意的是高速脉冲输出应采用晶体管输出形式，不然很容易损坏。由于高速计数器只有输入端X0-X7 ，当其中某些点被占用后，其对应的其他高速计数器将不可再使用。（ 4 ）I/O 点数及输入输出形式选择要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 10 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 20 留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。然后根据系统的外部电路选择合适的输入输出形式。三输入回路的设计（ 1 ）电源回路PLC供电电源一般为 AC85240V(也有 DC24V) ，适应电源范围较宽，但为了抗干扰， 应加装电源净化元件( 如电源滤波器、 1：1 隔离变压器等 )。注：丰炜 PLC供电交流电源为 AC85264V直流电源为 DC2128V。（ 2 ）PLC上 DC24V 电源的使用各公司 PLC 产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小， 为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行 ) 。注：丰炜PLC交流电源主机及扩充机自带 DC24V 输出规格为： DC24V 15% 420mA ，且内部有保护电路可有效防止电源短路情况。（ 3 ）外部 DC24V电源若输入回路有 DC24V供电的接近开关、 光电开关等， 而 PLC上 DC24V电源精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 容量不够时，要从外部提供DC24V 电源，具体接线方法请参阅PLC硬体说明书。（ 4 ）输入的灵敏度各厂家对 PLC的输人端电压和电流都有规定，以丰炜PLC为例，丰炜 PLC的输入值为： DC24V 、7mA ，启动电流为以上，关断电流为以下，因此，当输入回路串有二极管或电阻( 不能完全启动 )，或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断 )，就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，输入反应时间为10mS （X0X7 VB系列可变更为060mS ，VH系列可变更为 015mS ）隔离方式为光耦隔离，VH输入型号形式为无电压接点或 NPN开集电极晶体管， VB输入型号形式为无电压接点或NPN/PNP 开集电极晶体管。四输出回路的设计（ 1 ）各种输出方式之间的比较a. 继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同， 带负载电流可达2A点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命及响应时间决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在10 万次以上，响应时间为10ms 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - - b. 晶体管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，OFF ON:20uS以下， ON OFF:100uS 以下，但它只能带 DC 530V的负载，最大输出负载电流为 05A点，但每 4 点共 COM 不得大于 08A。（ 2 ）抗干扰与外部互锁当 PLC输出带感性负载， 负载断电时会对PLC的输出造成浪涌冲击， 为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC 。用于正反转的接触器同时合上是十分危险的事情，像这样的负载除了在PLC内部已进行软件互锁外，在PLC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。（ 3 ）“COM ”点的选择不同的 PLC 产品，其“COM ”点的数量是不一样的，有的一个“ COM ”点带4 个输出点，有的带1 个输出点。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM ”点带 1 个输出点的 PLC 产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“ COM ”点带4 个输出点的PLC产品，这样会对电路设计带来很多方便。每个“ COM ”点处加一熔丝，以继电器输出为例，1 个输出时加 23A精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 的熔丝， 4 点输出的加 510A的熔丝，因为 PLC内部一般没有熔丝，为避免负载短路而烧毁基板，请在外部安装保险丝。（ 4 ）PLC外部驱动电路对于 PLC 输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管(LED)指示。印制板应做成插拔式，易于维修。丰炜新推出的VB系列 IDC 连接器机型，就提供MOSFET及继电器转接模组的，在以后的资料中我们会详细说明。五扩充模块及特殊模块之电源供应PLC主机及扩充机本身具备电源供给电路，而扩充模块及特殊模块的电源供应（5V及 12V,5V 用于提供 CPU 、总线及指示灯电压， 12V用于提供驱动负载电压），必须依赖主机及扩充机提供，VB系列还可以借助VB-PWR 电源扩充模块提供。六PLC的输入输出布线PLC的输入输出布线也有一定的要求，请看各产品的使用说明书。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - - -