可编程控制器控制系统设计方法.docx

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1、可编程控制器控制系统设计方法dujing导语：可编程控制器技术最主要是应用于自动化控制工程中，怎样综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求公道组合成控制系统，在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。一、问题提出可编程控制器技术最主要是应用于自动化控制工程中，怎样综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求公道组合成控制系统，在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。二、可编程控制器控制系统设计的根本步骤1系统设计的主要内容1拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的根据；2选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；3选定PLC的型号；4编制PLC的

2、输入/输出分配表或者绘制输入/输出端子接线图；5根据系统设计的要求编写软件规格讲明书，然后再用相应的编程语言常用梯形图进展程序设计；6理解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；7设计操纵台、电气柜及非标准电器元部件；8编写设计讲明书和使用讲明书；根据详细任务，上述内容可适当调整。2系统设计的根本步骤可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤，如图1所示。align=center图1可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤/align1深化理解和分析被控对象的工艺条件和控制要求a被控对象就是受控的机械、电气设备、消费线或者消费经过。b控制要求主要指控制的根本方式、应

3、完成的动作、自开工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立局部，这种可化繁为简，有利于编程和调试。2确定I/O设备根据被控对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。3选择适宜的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，选择适宜的PLC类型，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。4分配I/O点分配PLC的输入输出点，编制出输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图。接着九可

4、以进展PLC程序设计，同时可进展控制柜或者操纵台的设计和现场施工。5设计应用系统梯形图程序根据工作功能图表或者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，也是比拟困难的一步，要设计好梯形图，首先要特别熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的理论经历。6将程序输入PLC当使用简易编程器将程序输入PLC时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到PLC中去。7进展软件测试程序输入PLC后，应先进展测试工作。由于在程序设计经过中，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

5、，必须进展软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好根底，缩短整体调试的周期。8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，就可以进展整个系统的联机调试，假如控制系统是由几个局部组成，那么应先作部分调试，然后再进展整体调试；假如控制程序的步序较多，那么可先进展分段调试，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。9编制技术文件系统技术文件包括讲明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图。三、PLC硬件系统设计1PLC型号的选择在作出系统控制方案的决策之前，要具体理解被控对象的控制要求，进而决定是否选用PLC进展控制。在控制系统逻辑关系

6、较复杂需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等、工艺流程和产品改型较频繁、需要进展数据处理和信息治理有数据运算、模拟量的控制、PID调节等、系统要求有较高的可靠性和稳定性、预备实现工厂自动化联网等情况下，使用PLC控制是很必要的。目前，国内外诸多的消费厂家提供了多种系列功能各异的PLC产品，使用户眼花缭乱、无所适从。所以全面权衡利弊、公道地选择机型才能到达经济实用的目的。一般选择机型要以知足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑。1对输入/输出点的选择盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。要先弄去除控制系统的I/O总点数，再按实际所需

7、总点数的1520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。另外要留意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的60；PLC每个输出点的驱动才能A/点也是有限的，有的PLC其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般PLC的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。PLC的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种PLC平均每点的价格较高。假如输出信号之间不需要隔离，那么应选择前两种输出方式的PLC。2对存储容量的选择对用户存储容量只能作粗

8、略的估算。在仅对开关量进展控制的系统中，可以用输入总点数乘10字/点输出总点数乘5字/点来估算；计数器/定时器按35字/个估算；有运算处理时按510字/量估算；在有模拟量输入/输出的系统中，可以按每输入/或者输出一路模拟量约需80100字左右的存储容量来估算；有通讯处理时按每个接口200字以上的数目粗略估算。最后，一般按估算容量的50100留有裕量。对缺乏经历的设计者，选择容量时留有裕量要大些。3对I/O响应时间的选择PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟一般在23个扫描周期等。对开关量控制的系统，PLC和I/O响应时间一般都能知足实际工程的要求，可不

9、必考虑I/O响应问题。但对模拟量控制的系统、十分是闭环系统就要考虑这个问题。4根据输出负载的特点选型不同的负载对PLC的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或者晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的PLC有很多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较廉价，承受瞬时过电压和过电流的才能较强，其负载电压灵敏可沟通、可直流且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC。5对在线和离线编程的选择离线编程示指主机和编程器共用一个CPU，通过编程器的方式选择开关来选择PLC的编程、监控和运行工作状态。编程状态时，CPU只为编程器效

10、劳，而不对现场进展控制。专用编程器编程属于这种情况。在线编程是指主机和编程器各有一个CPU，主机的CPU完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通讯，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进展控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实如今线编程。在线编程需购置计算机，并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。6据是否联网通讯选型假设PLC控制的系统需要联入工厂自动化网络，那么PLC需要有通讯联网功能，即要求PLC应具有连接其他PLC、上位计算机及CRT等的接口。大、中型机都有通讯功能，目前大局部小型机也具有通讯功能。7对PLC构造形式的选择在一样功能和

11、一样I/O点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵敏，维修方便换模块，轻易判定故障等优点，要按实际需要选择PLC的构造形式。2分配输入/输出点一般输入点和输入信号、输出点和输出控制是逐一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进展编号。在个别情况下，也有两个信号用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线如两个触点先串联或者并联，然后再接到输入点。1确定I/O通道范围不同型号的PLC，其输入/输出通道的范围是不一样的，应根据所选PLC型号，查阅相应的编程手册，决不可“张冠李戴。必须参阅有关操纵手册。2部辅助继电器内部辅助继电

12、器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器/计数器时作数据存储或者数据处理用。从功能上讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。未分配模块的输入/输出继电器区以及未使用1：1链接时的链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。根据程序设计的需要，应公道安排PLC的内部辅助继电器，在设计讲明书中应具体列出各内部辅助继电器在程序中的用处，防止重复使用。参阅有关操纵手册。3分配定时器/计数器PLC的定时器/计数器数目分别见有关操纵手册。7.3PLC软件系统设计方法及步骤7.3.1PLC软件系统设计的方法在理解了PLC程序构造之后，就要详细地编制程序了。编制PLC控制程序的

13、方法很多，这里主要介绍几种典型的编程方法。1.图解法编程图解法是靠画图进展PLC程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。1梯形图法：梯形图法是用梯形图语言去编制PLC程序。这是一种模拟继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路特别相近。这种方法很轻易地就可以把原继电器控制电路移植成PLC的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来讲，是最方便的一种编程方法。2逻辑流程图法：逻辑流程图法是用逻辑框图表示PLC程序的执行经过，反响输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方法编制的PLC控制程序逻辑

14、思路明晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确。逻辑流程图会使整个程序脉络清楚，便于分析控制程序，便于查找故障点，便于调试程序和维修程序。有时对一个复杂的程序，直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手，那么可以先画出逻辑流程图，再为逻辑流程图的各个局部用语句表和梯形图编制PLC应用程序。3时序流程图法：时序流程图法使首先画出控制系统的时序图即到某一个时间应该进展哪项控制的控制时序图，再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后把程序框图写成PLC程序。时序流程图法很合适于以时间为基准的控制系统的编程方法。4步进顺控法：步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比拟复杂的程序，都

15、可以分成假设干个功能比拟简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制经过中的一步。从整个角度去看，一个复杂系统的控制经过是由这样假设干个步组成的。系统控制的任务实际上可以以为在不同时刻或在不同进程中去完成对各个步的控制。为此，不少PLC消费厂家在自己的PLC中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。2.经历法编程经历法是运用自己的或者别人的经历进展设计。多数是设计前先选择与自己工艺要求相近的程序，把这些程序看成是自己的“试验程序。结合自己工程的情况，对这些“试验程序逐一修改，使之合适自己的工程要求。这里所讲的经历，有的是来自自己的经历总结，有的可

16、能是别人的设计经历，就需要日积月累，擅长总结。3.计算机辅助设计编程计算机辅助设计是通过PLC编程软件在计算机上进展程序设计、离线或者在线编程、离线仿真和在线调试等等。使用编程软件可以特别方便地在计算机上离线或者在线编程、在线调试，使用编程软件可以特别方便地在计算机上进展程序的存取、加密以及形成EXE运行文件。7.3.2PLC软件系统设计的步骤在理解了程序构造和编程方法的根底上，就要实际地编写PLC程序了。编写PLC程序和编写其他计算机程序一样，都需要经历如下经过。1.对系统任务分块分块的目的就是把一个复杂的工程，分解成多个比拟简单的小任务。这样就把一个复杂的大问题化为多个简单的小问题。这样可

17、便于编制程序。2.编制控制系统的逻辑关系图从逻辑关系图上，可以反响出某一逻辑关系的结果是什么，这一结果又英国导出哪些动作。这个逻辑关系可以是以各个控制活动顺序为基准，也可能是以整个活动的时间节拍为基准。逻辑关系图反映了控制经过中控制作用与被控对象的活动，也反响了输入与输出的关系。3.绘制各种电路图绘制各种电路的目的，是把系统的输入输出所设计的地址和名称联络起来。这是很关键的一步。在绘制PLC的输入电路时，不仅要考虑到信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到输入端的电压和电流是否适宜，也要考虑到在特殊条件下运行的可靠性与稳定条件等问题。十分要考虑到能否把高压引导到PLC的输入端，把高压引入PLC输

18、入端，会对PLC造成比拟大的伤害。在绘制PLC的输出电路时，不仅要考虑到输出信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到PLC输出模块的带负载才能和耐电压才能。此外，还要考虑到电源的输出功率和极性问题。在整个电路的绘制中，还要考虑设计的原那么努力进步其稳定性和可靠性。固然用PLC进展控制方便、灵敏。但是在电路的设计上仍然需要慎重、全面。因此，在绘制电路图时要考虑周全，何处该装按钮，何处该装开关，都要一丝不苟。4.编制PLC程序并进展模拟调试在绘制完电路图之后，就可以着手编制PLC程序了。当然可以用上述方法编程。在编程时，除了要留意程序要正确、可靠之外，还要考虑程序要简捷、省时、便于浏览、便于修改。编

19、好一个程序块要进展模拟实验，这样便于查找问题，便于及时修改，最好不要整个程序完成后一起算总帐。5.制作控制台与控制柜在绘制完电器、编完程序之后，就可以制作控制台和控制柜了。在时间紧张的时候，这项工作也可以和编制程序并列进展。在制作控制台和控制柜的时候要留意选择开关、按钮、继电器等器件的质量，规格必须知足要求。设备的安装必须留意平安、可靠。比方讲屏蔽问题、接地问题、高压隔离等问题必须妥善处理。6.现场调试现场调试是整个控制系统完成的重要环节。任何程序的设计很难讲不经过现场调试就能使用的。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序不能知足系统要求之处；只有通过现场调试才能发现控制电路和控制程序发生矛盾之处；只有进展现场调试才能最后实地测试和最后调整控制电路和控制程序，以适应控制系统的要求。7.编写技术文件并现场试运行经过现场调试以后，控制电路和控制程序根本被确定了，整个系统的硬件和软件根本没有问题了。这时就要全面整流技术文件，包括整理电路图、PLC程序、使用讲明及帮助文件。到此工作根本完毕。