可编程控制器课程PLC控制系统设计

可编程控制器,1,第12讲 PLC控制系统设计,2,一、控制系统形式的确定,1、单机控制系统,第12讲 PLC控制系统设计,3,2、集中控制系统,第12讲 PLC控制系统设计,4,一、控制系统形式的确定,3、分散型控制系统,第12讲 PLC控制系统设计,5,一、控制系统形式的确定,4、远程I/O控制系统,第12讲 PLC控制系统设计,6,一、控制系统形式的确定,5、就地（LOCAL）控制系统,第12讲 PLC控制系统设计,7,(1)最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电器控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。 (2)在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。 (3)保证控制系统的安全、可靠。 (4)考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有裕量。,二、PLC控制系统设计的基本原则,第12讲 PLC控制系统设计,8,(1)选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。 (2)PLC的选择。选择PLC，应包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。 (3)分配I/O点，绘制I/O连接图。 (4)设计控制程序。 (5)必要时还需设计控制台(柜)。 (6)编制控制系统的技术文件。,三、PLC控制系统设计的基本内容,第12讲 PLC控制系统设计,9,(1)根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作(动作顺序、动作条件、必需的保护和联锁等)，操作方式(手动、自动，连续、单周期、单步等)。 (2)根据控制要求确定所需的用户输入/输出设备。据此确定PLC的I/O点数。 (3)选择PLC。 (4)分配PLC的I/O点，设计I/O连接图这一步也可以结合第(2)步进行。 (5)进行PLC程序设计，同时可进行控制台(柜)的设计和现场施工。,四、PLC控制系统设计的一般步骤,第12讲 PLC控制系统设计,10,四、PLC控制系统设计的 一般步骤,第12讲 PLC控制系统设计,11,PLC程序设计的步骤是： 对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。 设计梯形图。 根据梯形图编制程序清单。 用编程器将程序键入到PLC的用户存贮器中，并检查键入的程序是否正确。 对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。 待控制台(柜)及现场施工完成后，就可以进行联机调试。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线，直到满足要求为止。 编制技术文件。 交付使用。,四、PLC控制系统设计的一般步骤,第12讲 PLC控制系统设计,12,1、结构合理 2、功能相当 3、机型统一 4、是否在线编程,一、机型的选择,第12讲 PLC控制系统设计,13,(1)确定I/O点数 (2)离散输入/输出 (3)模拟输入输出 (4)特殊功能输入/输出 (5)智能式输入/输出,二、输入/输出的选择,第12讲 PLC控制系统设计,14,(1)确定电源的输入电压。 (2)将框架中每块I/O模块所需的总背板电流相加，计算出I/O模块所需的总背板电流值。 (3)I/O模块所需的总背板电流值再加上： 框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值。 当框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，加上其最大电流值。 (4)如果框架中留有空槽用作将来扩展时： 列出将来要扩展的I/O模块所需的背板电流。 将所有扩展的I/O模块的总背板电流值与步骤(3)中计算得出的总背板电流值相加。 (5)确定在框架中是否有用于电源的空槽，或者将电源装到框架的外面。 (6)根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值，从用户手册中选择合适的电源。,三、电源的选择,第12讲 PLC控制系统设计,15,存贮器容量的选择一般有两种方法： (1)根据编程实际使用的节点数计算 这种方法可精确地计算出存贮器实际使用容量，缺点是要编完程序之后才能计算。 (2)估算法 用户可根据控制规模和应用目的，按下面给出的公式进行估算。 代替继电器 M=Km(10DI)+(5DO) 模拟量控制 M=Km(10DI)+(5DO)+(100AI) 多路采样控制M=Km|(10DI)+(5Do)+(100 AI)+1+采样点025|,四、存贮器类型及容量的选择,第12讲 PLC控制系统设计,16,一般地，一个系统的软件总是对应于处理控制器具备的控制硬件的。但是，也有应用系统需要控制硬件部件以外的软件功能。例如，一应用系统可能包括需要复杂数学计算和数据处理操作的特殊控制或数据采集功能。指令集的选择将决定实现软件任务的难易程度。可用的指令集将直接影响实现控制程序所需的时间和程序执行时间。,五、软件选择,第12讲 PLC控制系统设计,17,1、编程手段 (1)携带式简易编程器。 (2)CRT编程器。 (3)IBM-PC及其兼容机编程软件包。 2、程序文本处理 (1)简单程序文本处理，包括打印梯形逻辑图、参量状态和位置。 (2)程序标注，包括接点和线圈的赋值名、网络注释等，这对用户或软件工程师阅读和调试程序是非常有用的。 (3)图形和文本的处理。 3、程序贮存方式 4、通信软件包,六、支撑技术条件的考虑,第12讲 PLC控制系统设计,18,1、可编程控制器的环境适应性 温度： 工作温度O55Z，最高为60 保存温度-40+85 湿度： 相对湿度595(无凝结霜) 振动和冲击：满足国际电工委员会标准 电源： 200V(AC)， 允许变化范围 -15+15， 频率4753 Hz 瞬间停电保持10 ms 环境： 周围空气不能混有可燃性、 爆炸性和腐蚀性气体,一、环境技术条件设计,第12讲 PLC控制系统设计,19,2、环境条件对可编程控制器的影响 (1) 温度的影响 (2) 湿度的影响 (3) 振动和冲击的影响 (4) 周围空气的影响,一、环境技术条件设计,第12讲 PLC控制系统设计,20,3、改善环境设计 (1)高温对策 盘、柜内设置风扇或冷风机，经过滤网把自然风引入盘、柜内。 把控制系统置于有空调的控制室内，不能直接放在日光下。 控制器的安装都应考虑通风，控制器的上下都要留有100 mm的距离，I/O模块配线时要使用导线槽，以免妨碍通风。 安装时要把发热体(如电阻器或电磁接触器等)远离控制器，或者把控制器安装在发热体的下面。,一、环境技术条件设计,第12讲 PLC控制系统设计,21,3、改善环境设计 (2)低温对策 盘、柜内设置加热器，冬季时这种加热器特别有效，可使盘、柜内温度保持在0以上或在10左右。 停运时，不切断控制器和I/O模块电源，靠其本身的发热量使周围温度升高，特别是夜间低温时，这种措施是有效的。 在温度急骤变化的场合，不要打开盘、柜的门，以防冷空气进人。,一、环境技术条件设计,第12讲 PLC控制系统设计,22,3、改善环境设计 (3)湿度不宜对策 盘、柜设计成密封型，并放人吸湿剂。 把外部干燥的空气引入盘、柜内。 印制板上再覆盖一层保护层，如喷松香水等。 在湿度低、干燥的场合进行检修时，人体应尽量不接触模块，以防感应电损坏器件。,一、环境技术条件设计,第12讲 PLC控制系统设计,23,3、改善环境设计 (4)防振和防冲击措施 在有振动和冲击时，应弄清振动源是什么，以便采取相应的防振措施。 如果振动源来自盘、柜之外，可对相应的盘、柜采用防振橡皮，以达到减振目的。同时亦可把盘柜设置在远离振源的地方，或者使盘柜与振源共振。 如果振动来自盘、柜内，则要把产生振动和冲击的设备从盘、柜内移走，或单独设置盘、柜。 强固控制器或I/O模块印制板、连接器等可能产生松动的部分或器件，连接线亦要固定紧。,一、环境技术条件设计,第12讲 PLC控制系统设计,24,3、改善环境设计 (5)防周围环境空气不清洁的措施 如果周围环境空气不清洁，可采取下面相应措施： 盘、柜采用密封型结构。 盘、柜内打人高压清洁空气，使外界不清洁空气不能进入盘柜内部。 印制板表面涂一层保护层，如松香水等。,一、环境技术条件设计,第12讲 PLC控制系统设计,25,1、环境条件富余 2、控制器的并列运行 3、双机双工热后备控制系统 4、与继电器控制盘并用 5、手动运行,二、控制系统的冗余设计,第12讲 PLC控制系统设计,26,供电系统的设计直接影响控制系统的可靠性，因此在设计供电系统时应考虑下列因素： (1)输入电源电压允许在一定的范围内变化。 (2)当输入交流电断电时，应不破坏控制器程序和数据。 (3)在控制系统不允许断电的场合，要考虑供电电源的冗余。 (4)当外部设备电源断电时，应不影响控制器的供电。 (5)要考虑电源系统的抗干扰措施。,三、控制系统供电系统设计,第12讲 PLC控制系统设计,27,1、使用隔离变压器的供电系统 2、使用UPS供电系统 3、双路供电系统,三、控制系统供电系统设计,第12讲 PLC控制系统设计,28,1、使用隔离变压器 2、使用滤波器 3、分离供电系统,一、抗电源干扰措施,第12讲 PLC控制系统设计,29,接地应注意： (1)接地电阻小于100Q。 (2)接地线应尽量粗，一般用大于2 mm2的线接地。 (3)接地点应尽量靠近控制器，接地点与控制器之间的距离不大于50 m。 (4)接地线应尽量避开强电回路和主回路的电线，不能避开时，应垂直相交，应尽量缩短平行走线长度。,二、控制系统接地设计,第12讲 PLC控制系统设计,30,三、抗I/O信号干扰的措施 1、从抗干扰角度选择I/O模块 2、防输入信号干扰的措施 3、防输出信号干扰的措施 四、防外部配线干扰的措施 五、软件设计的抗干扰措施,第12讲 PLC控制系统设计,31,一、根据工艺过程分析控制要求 二、确定所需的用户输入/输出设备 及I/O点数 三、选择PLC 四、I/O模块的选择和I/O点的编号分配 五、程序设计 六、程序的调试,第12讲 PLC控制系统设计,32,11月9日下午2:00-4:00交实验报告；,第12讲 PLC控制系统设计,33,一、11月11日上午7:50以班级为单位拷贝PPT、项目报告电子版和项目工程，左侧装订；同时交项目报告打印版； 1、项目难度4分，项目答辩12分，项目报告4分； 2、每人一个文件夹：班级-学号-姓名-项目名称； 3、文件夹包含PPT、报告和项目工程； 4、项目报告文件名格式：班级-学号-姓名-项目名称； 20100411-2010041101-XXX-汽车自动清洗指示系统； 5、梯形图采用截屏方式； 6、示意图、时序图和PLC接线图必须用visio画图； 二、每人答辩2-3分钟； 三、可到实验室调试，固定实验台，答辩时现场演示；,第12讲 PLC控制系统设计,34,411（33人）：8:00-9:00 412（19人）：8:00-9:00 413（25人）：9:00-10:00 414（13人）：9:00-10:00 421（3人）：9:00-10:00 422（8人）：9:00-10:00 423（17人）：10:00-11:00,第12讲 PLC控制系统设计,431（18人）：10:00-11:00 432（3人）：10:00-11:00 433（16人）：10:00-11:00 434（18人）：11:00-12:00 441（10人）：11:00-12:00 451（9人）：11:00-12:00,35,