LC控制系统的设计概述.ppt
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1、5 PLC系统设计概述系统设计概述5.1 5.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容 5.2 5.2 PLC的选择 5.3 5.3 PLC与输入输出设备的连接 5.5 5.5 减少I/O点数的措施 5.5 5.5 提高PLC控制系统可靠性的措施 引言引言PLC控制系统与电器控制系统的比较控制系统与电器控制系统的比较l例:三相异步电动机单向运行电器控制系统 输入设备输入设备 输出设备输出设备 引言引言PLC控制系统与电器控制系统的比较控制系统与电器控制系统的比较l三相异步电动机单向运行PLC控制系统引言引言PLC工作原理工作原理检查检查CPUCPU等内部硬件,对监视定时等内部硬件,对监视定时器(
2、器(WDTWDT)复位以及其它工作复位以及其它工作 与其它智能装置(如编程器、与其它智能装置(如编程器、计算机等)实现通信计算机等)实现通信 按顺序对所有输入端的状态进按顺序对所有输入端的状态进行采样,并存入相应寄存器行采样,并存入相应寄存器对用户程序扫描执行对用户程序扫描执行 ,并将结,并将结果存入相应的寄存器果存入相应的寄存器将寄存器中与输出有关状态,转到将寄存器中与输出有关状态,转到输出锁存器,输出驱动外部负载输出锁存器,输出驱动外部负载 引言引言PLC工作原理工作原理 整整整整个个个个过过过过程程程程包包包包括括括括内内内内部部部部处处处处理理理理、通通通通信信信信服服服服务务务务、输
3、输输输入入入入处处处处理理理理、程程程程序序序序执执执执行行行行、输输输输出出出出处处处处理五个阶段理五个阶段理五个阶段理五个阶段 整整整整个个个个过过过过程程程程扫扫扫扫描描描描执执执执行行行行一一一一遍遍遍遍所所所所需需需需的的的的时时时时间间间间称为称为称为称为扫描周期 扫扫扫扫描描描描周周周周期期期期与与与与CPUCPU运运运运行行行行速速速速度度度度、PLCPLC硬件配置及用户程序长短硬件配置及用户程序长短硬件配置及用户程序长短硬件配置及用户程序长短有关。有关。有关。有关。典型值为典型值为典型值为典型值为1 1100100msms引言引言升降机上升控制例升降机上升控制例l货物升降机上
4、升的连续运动电器控制l货物升降机上升的PLC控制5.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容控制系统设计的基本原则与内容 5.1.1 PLC控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则 在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:l l最最最最大大大大限限限限度度度度地地地地满满满满足足足足控控控控制制制制要要要要求求求求 充分发挥PLC功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计中最重要的一条原则。设计人员要深入现场进行调查研究,收集资料。同时要注意和现场工程管理和技术人员及操作人员紧密配合,共同解决重点问题和疑难问题。l l保保保保证证证证系系系系统统统统的的的的安安安安全全全全可可可可靠
5、靠靠靠 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则。l l力力力力求求求求简简简简单单单单、经经经经济济济济、使使使使用用用用与与与与维维维维修修修修方方方方便便便便 在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。不宜盲目追求自动化和高指标。l l适应发展的需要适应发展的需要适应发展的需要适应发展的需要 适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。5.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容控制系统设计的基本原则与内容 5.1.2 PLC控制系统设计的步骤控制系统设计的步骤 l l1)分析被控对象并提出控制要求)分析被控
6、对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点,了解被控对象机、电、液之间的配合,提出被控对象对PLC控制系统的控制要求,确定控制方案,拟定设计任务书。l l2)确定输入输出设备)确定输入输出设备 根据系统的控制要求,确定系统所需的全部输入设备(如:按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备(如:接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等),从而确定与PLC有关的输入/输出设备,以确定PLC的I/O点数。5.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容控制系统设计的基本原则与内容 5.1.2 PLC控制系统设计的步骤控制系统设计的步骤l l3)选择)选择PLC PLC选择包括对PLC
7、的机型、容量、I/O模块、电源等的选择l l4)分配)分配I/O点并设计点并设计PLC外围硬件线路外围硬件线路l分配I/O点:画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表。lPLC外围硬件线路:画出系统其它部分的电气线路图,包括主电路和未进入PLC的控制电路等。l由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。5.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容控制系统设计的基本原则与内容 5.1.2 PLC控制系统设计的步骤控制系统设计的步骤l l5)程序设计)程序设计l程序设计:1)控制程序;2)初始化程序;3)检测、故障诊断和显示等
8、程序;5)保护和连锁程序。l模拟调试:根据产生现场信号的方式不同,模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。l l6)硬件实施)硬件实施l设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图;l设计系统各部分之间的电气互连图;l根据施工图纸进行现场接线,并进行详细检查。l由于程序设计与硬件实施可同时进行,因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。5.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容控制系统设计的基本原则与内容 5.1.2 PLC控制系统设计的步骤控制系统设计的步骤l l7)联机调试)联机调试l联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进,从PLC只连接输入设备、再连
9、接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求,则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。l全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运行,如果工作正常、程序不需要修改,应将程序固化到EPROM中,以防程序丢失。l l8)整理和编写技术文件)整理和编写技术文件l技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。5.2 PLC的选择的选择 l随着PLC技术的发展,PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC,其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同,适用的场合也各有侧重。因此,合理选用PLC,对于提高PLC控制系统的技术经
10、济指标有着重要意义。lPLC的选择主要应从PLC的机型、容量、的机型、容量、I/O模块、电模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。5.2 PLC的选择的选择 5.2.1 PLC机型的选择机型的选择 PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点:l l合理的结构型式合理的结构型式合理的结构型式合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。l l安装方式的选择安装方式的选择安装方式的选择安装方式的选择 安装方式有集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。l l
11、相应的功能要求相应的功能要求相应的功能要求相应的功能要求l l响应速度要求响应速度要求响应速度要求响应速度要求l l系统可靠性的要求系统可靠性的要求系统可靠性的要求系统可靠性的要求 对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余系统或热备用系统l l机型尽量统一机型尽量统一机型尽量统一机型尽量统一 便于备品备件的采购和管理;有利于技术力量的培训和技术水平的提高,外部设备通用,资源可共享,易于联网通信。5.2 PLC的选择的选择 5.2.2 PLC容量的选择容量的选择 l lIO点数的选择点数的选择l在满足控制要求的前提下力争使用的IO点最少。l需要加上1015的裕量。l l存储容量的选择存储容量的
12、选择l存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关,还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者,在完成同一复杂功能时,其程序量可能相差25之多。l在IO点数确定的基础上,按下式估算存储容量后,再加2030的裕量。存储容量存储容量(字节字节)开关量开关量I/O点数点数10 模拟量模拟量I/O通道数通道数100l存储容量选择的同时,注意对存储器的类型的选择。5.2 PLC的选择的选择 5.2.3 IO模块的选择模块的选择 l l开关量输入模块的选择开关量输入模块的选择 1)输入信号的类型及电压等级)输入信号的类型及电压等级 有直直流流输输入入、交交流流输输入入和和交交流流直直流
13、流输输入入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直直流流输输入入模块的延迟时间较短,还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接;交流输入交流输入模块可靠性好,适合于有油雾、粉尘的恶劣环境。开关量输入模块的电电压压等等级级有:直流5、12、25、58、50等;交流110、220等。选选择择时时主主要要根根据据现现场场输输入入设设备备与与输输入入模模块块之之间间的的距距离离来来考考虑虑。一般5、12、25用于传输距离较近场合,如5输入模块最远不得超过米。距离较远的应选用输入电压等级较高的。5.2 PLC的选择的选择 5.2.3 IO模块的选择模块的选择l l开关量输入模块的选
14、择开关量输入模块的选择 2)输入接线方式)输入接线方式:主要有汇点式和分组式汇点式和分组式两种接线方式 5.2 PLC的选择的选择 5.2.3 IO模块的选择模块的选择l l开关量输入模块的选择开关量输入模块的选择 3)注意同时接通的输入点数量)注意同时接通的输入点数量 对于选用高密度的输入模块(如32点、58点等),应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的50。4)输入门槛电平)输入门槛电平 门槛电平越高,抗干扰能力越强,传输距离也越远,具体可参阅PLC说明书。5.2 PLC的选择的选择 5.2.3 IO模块的选择模块的选择l l开关量输出模块的选择开关量输出模块的选择 1)输出方式
15、)输出方式 开关量输出模块有继继电电器器输输出出、晶晶闸闸管管输输出出和和晶晶体体管管输输出出三种方式 继继电电器器输输出出:价格便宜,可以驱动交、直流负载,适用的电压大小范围较宽、导通压降小,承受瞬时过电压和过电流的能力较强,但动作速度较慢(驱动感性负载时,触点动作频率不超过1HZ)、寿命较短、可靠性较差,只能适用于不频繁通断的场合。对于频繁通断的负载,应该选用晶闸管输出晶闸管输出或晶体管输出晶体管输出,它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载,而晶体管输出只能用于直流负载。5.2 PLC的选择的选择 5.2.3 IO模块的选择模块的选择l l开关量输出模块的选择开关量输出模块的选择
16、 2)输出接线方式)输出接线方式 开关量输出模块主要有分组式和分隔式分组式和分隔式两种接线方式5.2 PLC的选择的选择 5.2.3 IO模块的选择模块的选择l l开关量输出模块的选择开关量输出模块的选择开关量输出模块的选择开关量输出模块的选择 3)驱动能力)驱动能力 应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大,输出模块无法直接驱动,可可可可增增增增加加加加中中中中间放大环节间放大环节间放大环节间放大环节。4)注意同时接通的输出点数量)注意同时接通的输出点数量 同同同同时时时时接接接接通通通通输输输输出出出出设设设设备备备备的的的的累累累累计计计计电电电电
17、流流流流值值值值必必必必须须须须小小小小于于于于公公公公共共共共端端端端所所所所允允允允许许许许通通通通过过过过的的的的电流值电流值电流值电流值 一般来讲,同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的50 5)输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关)输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关 与不同的负载类型密切相关,特别是输出的最大电流。晶闸管的最大输出电流随环境温度升高会降低,在实际使用中也应注意。5.2 PLC的选择的选择 5.2.3 IO模块的选择模块的选择l l模拟量模拟量I/O模块的选择模块的选择 模模拟拟量量输输入入(A/D)模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号
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