PLC控制系统sheji(农电).ppt

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1、第七章第七章 PLCPLC控制系统的设计控制系统的设计7.1 概述概述一、一、PLC控制系统设计的基本（一般）原则控制系统设计的基本（一般）原则（1）PLC控制系统控制被控对象要最大限度地满足工艺要求。控制系统控制被控对象要最大限度地满足工艺要求。（2）在满足控制系统要求的基础上，力求使）在满足控制系统要求的基础上，力求使PLC控制系统简控制系统简单、经济、使用及维修方便。单、经济、使用及维修方便。（3）控制系统应确保控制设备性能的稳定性及工作的安全性、）控制系统应确保控制设备性能的稳定性及工作的安全性、可靠性。可靠性。（4）控制系统应具有可扩展性，能满足生产设备的改良和系）控制系统应具有可扩

2、展性，能满足生产设备的改良和系统的升级。统的升级。（5）要注意控制系统输入输出设备的标准化原则和多供应商）要注意控制系统输入输出设备的标准化原则和多供应商原则，易于采购和替换。原则，易于采购和替换。（6）易于操作，符合人机工程学的要求和用户的操作习惯。）易于操作，符合人机工程学的要求和用户的操作习惯。二、二、PLC控制系统设计的基本内容控制系统设计的基本内容（1）选择用户输入）选择用户输入/输出设备。输出设备。（2）选择）选择PLC。（3）分配）分配IO点，绘制点，绘制PLC外围接线图。外围接线图。（4）设计控制程序。）设计控制程序。（5）设计控制台（柜）。）设计控制台（柜）。（6）编制控制系

3、统的技术文件。）编制控制系统的技术文件。绘制流程图绘制流程图程序设计程序设计运行调试运行调试满满足足要要求求？工艺过程分析工艺过程分析确定确定I/O设备设备选择选择PLC分配分配I/O点点设计外围接线图设计外围接线图设计控制柜（台）分配设计控制柜（台）分配I/O点点PLC安装接线安装接线I/O点点联机调试联机调试满满 足足 要要 求求？编制技术文件编制技术文件交付使用交付使用三、三、控控制制系系统统设设计计基基本本步步骤骤硬硬件件设设计计软件软件设计设计PLCPLC的选择的选择1、对输入、对输入/输出点的选择输出点的选择（1）在先弄清楚控制系统的）在先弄清楚控制系统的IO总点数基础上，按总点数

4、基础上，按实际所需总点数的实际所需总点数的1520留出备用量后确定所需留出备用量后确定所需PLC的点数。的点数。（2）一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点）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数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的的60。（3）选型时要考虑）选型时要考虑PLC每个输出点的驱动能力（每个输出点的驱动能力（A点）也是有限的，有的点）也是有限的，有的PLC每点输出电流的大小还随所每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般加负载电压的不同而异；一般PLC的允许输出电流随环的允许输出电流随环境温度为升高而有所降低等。

5、境温度为升高而有所降低等。（4）PLC的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几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用不同的电压种种接法。隔离式的各组输出点之间可以用不同的电压种类和电压等级，但这种类和电压等级，但这种PLC平均每点的价格较高。如果平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需隔离，则应选择前两种输出方式的输出信号之间不需隔离，则应选择前两种输出方式的PLC。（3）在有模拟量输入输出的系统中，可以按每输入（或输出）在有模拟量输入输出的系统中，可以按每输入（或输出）一路模拟量约需（一路模拟量约需（80100）字左右的存储容量来估算；）字左右的存储容量来估

6、算；2、对存储容量的选择、对存储容量的选择对用户存储容量只能作粗略的估算。对用户存储容量只能作粗略的估算。（1）在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘）在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘10字点输出总点数乘字点输出总点数乘5字点来估算；字点来估算；（2）计数器定时器按（）计数器定时器按（35）字个估算；有运算处理时）字个估算；有运算处理时按（按（510）字量估算；）字量估算；（5）一般按估算容量的）一般按估算容量的50100%留有裕量。对缺乏经验的设留有裕量。对缺乏经验的设计者，要留有更大的裕量。计者，要留有更大的裕量。（4）有通信处理时按每个接口）有通信处理时按每个接

7、口200字以上的数量粗略估算。字以上的数量粗略估算。（2）对开关量控制的系统，）对开关量控制的系统，PLC的的I/O响应时间一响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑般都能满足实际工程的要求，可不必考虑I/O响应问响应问题。题。3、对、对I/O响应时间的选择响应时间的选择（1）PLC的的 I/O响应时间包括输入电路延迟、输出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。个扫描周期）等。（3）对模拟量控制的系统、特别是闭环控制系统）对模拟量控制的系统、特别是闭环控制系统要考虑要考虑I/O响应问题。

8、响应问题。继电器输出型的继电器输出型的PLC具有导通压降小，有隔离作具有导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等优点。等级范围大等优点。4、根据输出负载的特点选型、根据输出负载的特点选型（1）频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管）频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的输出型的PLC。（2）动作不频繁的交、直流负载可选择继电器输）动作不频繁的交、直流负载可选择继电器输出型的出型的PLC。5、PLC结构型式的选

9、择结构型式的选择（1）在相同功能和相同）在相同功能和相同I/O点数的情况下，整体式比模点数的情况下，整体式比模块式价格低。块式价格低。（2）模块式功能扩展灵活，维修方便，容易判断故障。）模块式功能扩展灵活，维修方便，容易判断故障。7.2 设计方法设计方法一、逻辑设计法一、逻辑设计法1、适用场合：、适用场合：2、设计步骤：、设计步骤：对控制任务进行逻辑分析与综合。对控制任务进行逻辑分析与综合。写出逻辑表达式。写出逻辑表达式。对逻辑函数进行化简。对逻辑函数进行化简。转化为设计程序。转化为设计程序。对开关量进行控制。对开关量进行控制。设计任务：设计任务：简要分析：简要分析：具体设计：具体设计：某系统

10、有某系统有4台通风机，要求在以下几种运行状态下应发出不台通风机，要求在以下几种运行状态下应发出不同的显示信号：三台及三台以上开机时，绿灯常亮；两台开同的显示信号：三台及三台以上开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以机时，绿灯以5HZ的频率闪烁；一台开机时，红灯以的频率闪烁；一台开机时，红灯以5HZ的频的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。率闪烁；全部停机时，红灯常亮。这是对通风机运行状态进行监视的问题。必须把这是对通风机运行状态进行监视的问题。必须把4台通风台通风机的各种运行状态的信号输入到机的各种运行状态的信号输入到PLC中；各种运行状态的信中；各种运行状态的信号显示是号显示是PLC的输出。的输出

11、。设四台通风机为设四台通风机为A、B、C、D，红灯为，红灯为F1，绿灯为，绿灯为F2。令开机为令开机为“1”，停机为，停机为“0”；灯亮为；灯亮为“1”，灭为，灭为“0”。3、设计举例：、设计举例：ABCDF100001画出真值表画出真值表写出逻辑式写出逻辑式画出梯形图画出梯形图ABCDF1a)红灯常亮的程序设计红灯常亮的程序设计画出真值表画出真值表写出逻辑式写出逻辑式b)绿灯常亮的程序设计绿灯常亮的程序设计ABCDF20111110111110111110111111画出梯形图画出梯形图化简得：化简得：CDABF2ABCD画出真值表画出真值表写出逻辑式写出逻辑式C)红灯闪烁的程序设计红灯闪烁

12、的程序设计ABCDF100011001010100110001画出梯形图画出梯形图转换得：转换得：DDAB F1BBCDCCAA25501画出真值表画出真值表写出逻辑式写出逻辑式d)绿灯闪烁的程序设计绿灯闪烁的程序设计ABCDF2001110110111001101011001101011转换得：转换得：画出梯形图画出梯形图BBCD F2BBCDAAAA25501DCDCe)选择机型，分配选择机型，分配I/O点点选选10个点，个点，CPM1A型。型。输输 入入 点点 输输 出出 点点 A B C D F1 F2 00100 00101 00102 00103 01101 01102001000

13、010100102001040010400100001010010325501011010010400103001040010300100001010010000101f)设计总程序设计总程序001010010100102001030010100101001020010300100001000010000100255010010300102001030010200102001030010000101001020010301102END（01）0010000101二、时序图设计法二、时序图设计法1、适用场合：、适用场合：2、实例设计：、实例设计：任务：任务：PLC输出信号的状态有一定的时间顺序。

14、输出信号的状态有一定的时间顺序。要求南北方向绿灯亮（放行）要求南北方向绿灯亮（放行）时间为时间为30S，东西方向绿灯（放行），东西方向绿灯（放行）时间为时间为20S（车流量小）。当在东（车流量小）。当在东西或南北方向绿灯灭时，该方向的西或南北方向绿灯灭时，该方向的黄灯与南北（或东西方向的红灯一黄灯与南北（或东西方向的红灯一起闪起闪5S（5HZ）以提醒路人、司机）以提醒路人、司机注意。注意。5S之后，开始向另一个方向之后，开始向另一个方向放行。要求只用一个控制开关对系放行。要求只用一个控制开关对系统进行启停控制。统进行启停控制。十字路口交通灯显示控制。十字路口交通灯显示控制。分析：分析：a)控制

15、开关的启停信号是输入信号（控制开关的启停信号是输入信号（1个），输出信号控制灯的亮、灭。个），输出信号控制灯的亮、灭。同一方向的灯共有同一方向的灯共有6盏，同色灯在同时工作，可并联，有盏，同色灯在同时工作，可并联，有6个输出点。个输出点。工工作作时时序序图图启动启动南北绿灯南北绿灯南北黄灯南北黄灯东西红灯东西红灯东西绿灯东西绿灯东西黄灯东西黄灯南北红灯南北红灯一个循环一个循环t0t1t2t3t430s20s5s5s5s5s一个循环分为四个阶段，需要四个定时器。一个循环分为四个阶段，需要四个定时器。输输 入入输输 出出控制开关控制开关南北绿灯南北绿灯南北黄灯南北黄灯南北红灯南北红灯东西绿灯东西绿

16、灯东西黄灯东西黄灯东西红灯东西红灯00000010000100101002010030100401005b)选择机型、进行选择机型、进行I/O分配分配c)定时器功能明细表定时器功能明细表定时器定时器t0t1t2t3t4TIM000定时定时30S开始定时，南北绿、开始定时，南北绿、东西红亮东西红亮定时到，输出定时到，输出ON且保持；南北绿且保持；南北绿灯灭，红灯闪烁灯灭，红灯闪烁ONON开始下一个循环开始下一个循环TIM001定时定时35S开始定时开始定时继续定时继续定时定时到，输出定时到，输出ON且且保持；南北黄、东保持；南北黄、东西红灯灭；东西绿、西红灯灭；东西绿、南北红灯亮。南北红灯亮。O

17、N开始下一个循环开始下一个循环TIM002定时定时55S开始定时开始定时继续定时继续定时继续定时继续定时定时到，输出定时到，输出ON且且保持；东西绿灯灭，保持；东西绿灯灭，黄及南北红灯闪烁。黄及南北红灯闪烁。开始下一个循环开始下一个循环TIM003定时定时60S开始定时开始定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时继续定时定时到，输出定时到，输出ON且自复位开始下且自复位开始下一循环的定时。一循环的定时。东西黄、南北红东西黄、南北红灯灭；南北绿、灯灭；南北绿、东西红灯亮。东西红灯亮。程序设计程序设计00000IL（02）TIM003TIM 000#0300TIM 001#0350TIM 00

18、2#0550TIM 003#0600TIM0000100001000010050100101001TIM000TIM0012550101003TIM001 TIM00201004TIM002TIM00325501010020100401003ILC（03）END（01）南北绿灯亮南北绿灯亮30s东西红灯亮东西红灯亮30s,30s,闪闪5s5s南北黄灯闪南北黄灯闪5s东西绿灯亮东西绿灯亮20s南北红灯亮南北红灯亮20s,闪闪5s东西黄灯闪东西黄灯闪5s三、继电器控制电路转换设计法三、继电器控制电路转换设计法1、对各种继电器、电磁阀等的处理。、对各种继电器、电磁阀等的处理。交直流接触器、电磁阀、电

19、磁铁的线圈是执行元件，要为它们分配相应的交直流接触器、电磁阀、电磁铁的线圈是执行元件，要为它们分配相应的PLC输出继电器号。中间继电器可以用输出继电器号。中间继电器可以用PLC内部的辅助继电器来代替。内部的辅助继电器来代替。2、对常开、常闭触点的处理。、对常开、常闭触点的处理。用用PLC控制时，启动和停车一般都用常开按钮，也可和传统一样。控制时，启动和停车一般都用常开按钮，也可和传统一样。0100000000000010100001000PLC01000PLC010000000000001010003、对热继电器的处理。、对热继电器的处理。若若PLC的输入点比较富裕，热继电器的常闭触点可占用的

20、输入点比较富裕，热继电器的常闭触点可占用PLC的输入点。的输入点。若输入点比较紧张，则热继电器的信号可不接入，而接在若输入点比较紧张，则热继电器的信号可不接入，而接在PLC的外部控的外部控制电路中。制电路中。4、对时间继电器的处理。、对时间继电器的处理。可用可用PLC的定时器的定时器/计数器代替，其触点为通电延时。计数器代替，其触点为通电延时。5、对电路连接顺序的处理。、对电路连接顺序的处理。电动机正反转控制设计电动机正反转控制设计例：进行进行I/O分配：分配：确确 定定 I/O：输入：输入：SB1、SB2、SB3输出：输出：KM1、KM2输入输出按钮按钮地址地址功能功能接触器接触器地址地址功能功能SB100002停车停车KM101000正转正转SB200000正转正转KM201001反转反转SB300001反转反转梯梯 形形 图图PLC外围接线图外围接线图小结小结1、设计一般原则、设计内容、设计步骤。、设计一般原则、设计内容、设计步骤。2、常用设计方法。、常用设计方法。课程总结课程总结电电气气控控制制技技术术继电器继电器接触器控制接触器控制可编程控制器控制可编程控制器控制电电 器器线线 路路方方 法法PLC程程 序序方方 法法