基于PLC和组态王的温度控制系统设计完整毕业论文.doc

i 腿蒀薅袃肅葿蚈蚅羁蒈莇袁袇蒇薀蚄芅蒆蚂罿膁蒅螄螂肇蒄蒄羇羃蒄薆螀节薃蚈羆膈薂螁蝿肄薁蒀羄羀膇蚃螇羆膇螅肂芅膆蒅袅膁膅薇肁肇膄虿袃羃芃螂蚆芁节蒁袂膇节薄蚄肃芁螆袀聿芀蒆螃羅艿薈羈芄芈蚀螁膀芇螂羇肆莆蒂蝿羂莆薄羅袈莅蚇螈芆莄蒆羃膂莃蕿袆肈莂蚁肁羄莁螃袄芃莀蒃蚇腿蒀薅袃肅葿蚈蚅羁蒈莇袁袇蒇薀蚄芅蒆蚂罿膁蒅螄螂肇蒄蒄羇羃蒄薆螀节薃蚈羆膈薂螁蝿肄薁蒀羄羀膇蚃螇羆膇螅肂芅膆蒅袅膁膅薇肁肇膄虿袃羃芃螂蚆芁节蒁袂膇节薄蚄肃芁螆袀聿芀蒆螃羅艿薈羈芄芈蚀螁膀芇螂羇肆莆蒂蝿羂莆薄羅袈莅蚇螈芆莄蒆羃膂莃蕿袆肈莂蚁肁羄莁螃袄芃莀蒃蚇腿蒀薅袃肅葿蚈蚅羁蒈莇袁袇蒇薀蚄芅蒆蚂罿膁蒅螄螂肇蒄蒄羇羃蒄薆螀节薃蚈羆膈薂螁蝿肄薁蒀羄羀膇蚃螇羆膇螅肂芅膆蒅袅膁膅薇肁肇膄虿袃羃芃螂蚆芁节蒁袂膇节薄蚄肃芁螆袀聿芀蒆螃羅艿薈羈芄芈蚀螁膀芇螂羇肆莆蒂蝿羂莆薄羅袈莅蚇螈芆莄蒆羃膂莃蕿袆肈莂蚁肁羄莁螃袄芃莀蒃蚇腿蒀薅袃肅葿蚈蚅羁蒈莇袁袇蒇薀蚄芅蒆蚂罿膁蒅螄螂肇蒄蒄羇羃蒄薆 螀节薃蚈羆膈薂螁蝿肄薁蒀羄羀膇蚃螇羆膇螅肂芅膆蒅袅膁膅薇肁肇膄虿袃羃芃螂蚆芁节蒁袂膇节薄蚄肃芁螆袀聿芀蒆螃羅艿薈羈芄芈蚀螁膀芇螂羇肆莆蒂蝿羂莆薄羅袈莅蚇螈芆莄蒆羃膂莃蕿袆肈莂蚁肁羄莁螃袄芃莀蒃蚇腿蒀薅袃肅葿蚈蚅羁蒈莇袁袇蒇薀蚄芅蒆蚂罿膁蒅螄螂肇蒄蒄羇羃蒄薆螀节薃蚈羆膈薂螁蝿肄薁蒀羄羀膇蚃螇羆膇螅肂芅膆蒅袅膁膅薇肁肇膄虿袃羃芃螂蚆芁节蒁袂膇节薄蚄肃芁螆袀聿芀蒆螃羅艿薈羈芄芈蚀螁膀芇螂羇肆莆蒂蝿羂莆薄羅袈莅蚇螈芆莄蒆羃膂莃蕿袆肈莂蚁肁羄莁螃袄芃莀蒃蚇腿蒀薅袃肅葿蚈蚅羁蒈莇袁袇蒇薀蚄芅蒆蚂罿膁蒅螄螂肇蒄蒄羇羃蒄薆螀节薃蚈羆膈薂螁蝿肄薁蒀羄羀膇蚃螇羆膇螅肂芅膆蒅袅膁膅薇肁肇膄虿袃羃芃螂蚆芁节蒁袂膇节薄蚄肃芁螆袀聿芀蒆螃羅艿薈羈芄芈蚀螁膀芇螂羇肆莆蒂蝿羂莆薄羅袈莅蚇螈芆莄蒆羃膂莃蕿袆肈莂蚁肁羄莁螃袄芃莀蒃蚇腿蒀薅袃肅葿蚈蚅羁蒈莇袁袇蒇薀蚄芅蒆蚂罿膁蒅螄螂肇蒄蒄羇羃蒄薆螀节薃蚈羆膈薂螁蝿肄薁蒀羄羀膇蚃螇羆膇螅肂芅膆蒅袅膁膅薇肁肇膄 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for long-term characteristics of continuous work. it is very suitable for temperature control requirements. in the industrial field, with the rapid increase in the degree of automation, it is more and more important to monitor the process of control system for the users. the emergence of human-machine interface meets the needs of users. man-machine interface can comprehensively monitor the control system, including process monitoring, alarm, data logging and other functions, so that the control systems have become user-friendly operation, the process of visualization and it will play more and more important part in the field of automatic control. this essay mainly introduces a design of temperature control system with simatic programmable logic controller (plc) and configuration software kingview which is developed by beijing yakong company. when programming, we use the pid control arithmetic software module which is contained in the program software step 7 -micro win so that the program looks easier and operates more quickly. in order to monitor the control system and process data in actual time, we designed human machine interface（hmi）with the configuration software kingview. the result of experiment proves that this temperature control system could run quickly, accurately and have good stability, which is the advantage of the control system. this control system has been widely used in the industrial temperature control field. with the continuous development of automatic science and technology, high- precision, intelligent, user-friendly temperature control system is the inevitable trend of development at home and abroad. keywords: temperature control plc hmi kingview iii 目 录 第一章 前言 .1 1.1 项目背景、意义 .1 1.2 温控系统的现状 .2 1.3 项目研究内容 .3 第二章 plc 和 hmi 基础 5 2.1 可编程控制器基础 .5 2.1.1 可编程控制器的产生和应用 5 2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理 5 2.1.3 可编程控制器的分类及特点 8 2.2 人机界面基础 .8 2.2.1 人机界面的定义 8 2.2.2 人机界面产品的组成及工作原理 9 2.2.3 人机界面产品的特点 9 第三章 plc 控制系统硬件设计 .10 3.1 plc 控制系统设计的基本原则和步骤 10 3.1.1 plc 控制系统设计的基本原则 10 3.1.2 plc 控制系统设计的一般步骤 11 3.2 plc 的选型与硬件配置 13 3.2.1 plc 型号的选择 13 3.2.2 s7-200 cpu 的选择 .14 3.2.3 em231 模拟量输入模块 .14 3.2.4 热电式传感器 16 3.3 i/o 点分配及电气连接图 .17 3.4 plc 控制器的设计 17 3.4.1 控制系统数学模型的建立 17 3.4.2 pid 控制及参数整定 19 第四章 plc 控制系统软件设计 .22 4.1 plc 程序设计方法 22 4.2 编程软件 step7-micro/win 概述 23 4.2.1 step7-micro/win 简单介绍 .23 4.2.2 梯形图语言特点 24 4.2.3 step7-micro/win 参数设置（通讯设置） .25 4.3 程序设计 .27 4.3.1 设计思路 27 4.3.2 控制程序流程图 27 4.3.3 梯形图程序 28 4.3.4 pid 指令向导的运用 31 4.3.5 语句表（stl ）程序 .35 第五章 基于组态王的 hmi 设计 .37 iv 5.1 人机界面（hmi）设计 .37 5.1.1 监控主界面 38 5.1.2 实时趋势曲线 39 5.1.3 历史趋势曲线 40 5.1.4 报警窗口 40 5.1.5 设定画面 42 5.2 变量设置 .42 5.3 动画连接 .44 第六章 系统运行结果及分析 .46 6.1 系统运行 .46 6.2 运行结果分析 .47 6.2.1 温度趋势曲线分析 47 6.2.2 报警信息分析 49 第七章 总结 .50 参考文献 .51 致 谢 .52 第一章 前言 1.1 项目背景、意义 温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况 复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。 目前,仍有相当部分工业企业在用窑、炉等烘干生产线，存在着控制精度不高、 炉内温度均匀性差等问题,达不到工艺要求，造成装备运行成本费用高，产出品 品质低下，严重影响企业经济效益，急需技术改造。 近年来，国内外对温度控制器的研究进行了广泛、深入的研究，特别是随 着计算机技术的发展，温度控制器的研究取得了巨大的发展，形成了一批商品 化的温度调节器，如:职能化 pid、模糊控制、自适应控制等，其性能、控制效 果好,可广泛应用于温度控制系统及企业相关设备的技术改造服务。 在工业自动化领域内,plc（可编程控制器） 以其可靠性高、抗干扰能力强、 编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代 工业的自动控制之中。目前的工业控制中,常常选用 plc 作为现场的控制设备, 用于数据采集与处理、逻辑判断、输出控制；而上位机则是利用 hmi 软件来完 成工业控制状态、流程和参数的显示,实现监控、管理、分析和存储等功能 。 这种监控系统充分利用了 plc 和计算机各自的特点,得到了广泛的应用。在这 种方式的基础上设计了一套温度控制系统。以基于 plc 的下位机和完成 hmi 功 能的上位机相结合,构建成分布式控制系统,实现了温度自动控制。 plc 不仅具有传统继电器控制系统的控制功能，而且能扩展输入输出模块， 特别是可以扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出 控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的 综合控制。现代plc 以集成度高、功能强、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳 定受到普遍欢迎，在传统工业的现代化改造中发挥越来越重要的作用,尤其适合 温度控制的要求。 此外，随着工业自动化水平的迅速提高，用户对控制系统的过程监控要求 越来越高，人机界面（hmi）的出现正好满足了用户这一需求。人机界面可以 对控制系统进行全面监控，包括参数监测、信息处理、在线优化、报警提示、 数据记录等功能，从而使控制系统变得简单易懂、操作人性化，深受广大用户 的喜欢。人机界面（hmi）在自动控制领域的作用日益显著。hmi正在成为引导 工业生产制造走向成功的重要因素，因为这些系统越来越多的用于监控生产过 程，让过程变得更加准确、简洁和快速。 hmi 其实广义的解释就是“使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个 接口” 。举个例子来说，在一座工厂里头，我们要搜集工厂各个区域的温度、湿 度以及工厂中机器的状态等等的信息透过一台主控器监视并记录这些参数，并 在一些意外状况发生的时候能够加以处理。这便是一个很典型的 scada/hmi 的 运用，一般而言，hmi 系统必须有几项基本的能力： 实时的资料趋势显示把撷取的资料立即显示在屏幕上。 自动记录资料自动将资料储存至数据库中，以便日后查看。 历史资料趋势显示把数据库中的资料作可视化的呈现。 报表的产生与打印能把资料转换成报表的格式，并能够打印出来。 图形接口控制操作者能够透过图形接口直接控制机台等装置。 警报的产生与记录使用者可以定义一些警报产生的条件。 比方说温度过度或压力超过临界值，在这样的条件下系统会产生警报，通 知作业员处理 1。 1.2 温控系统的现状 自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算 机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控 制系统发展迅速，并在职能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方 面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性 能优异的温度控制器及仪器仪表,并在各行各业广泛应用 2。它们主要具有如下 特点:1)适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制。2)能适应于受控系 统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。3)能适应于受控系统过程复杂、 参数时变的温度控制系统的控制。4)这些温度控制系统普遍采用自适应控制、 自校正控制、模糊控制、人工职能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适 应的范围广泛。5)温度控制器普遍具有参数自整定功能。借助计算机软件技术， 温控器具有对控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能， 它能够根据历史经验及控制对象的变化情况，自动调整相关控制参数，以保证 控制效果的最优化。6)温度控制系统既有控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性 好的特点。目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能话、小型化等方 面快速发展 3。 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从国内生产的温 度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比仍 然有着较大的差距。目前,我国在这方面总体水平处于 20 世纪 80 年代中后期水 平,成熟产品主要以“点位”控制及常规的 pid 控制器为主,它只能适应一般温 度系统控制,难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合 的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟。形成商品化并在仪表控 制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品，但由于国外技术保密及我国 开发工作的滞后，还没开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经 验及我国现场调试来确定。这些差距，是我们必须努力克服的。随着我国加入 wto，我国政府及企业对此非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了 一些国家、企业的研发中心，并通过合资、技术合作等方式，组建了一批合资、 合作及独资企业，使我国温度仪表等工业得到迅速的发展 4。 随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求愈来愈高，因此， 高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展趋势。 1.3 项目研究内容 可编程控制器(plc)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新 型自动控制装置。其性能优越，已被广泛应用于工业控制的各个领域，并已成 为工业自动化的三大支柱(plc、工业机器人、cad/cam)之一。plc 的应用已 成为一个世界潮流，在不久的将来 plc 技术在我国将得到更全面的推广和应用。 本论文研究的是 plc 技术在温度监控系统上的应用。从整体上分析和研究 了控制系统的硬件配置、电路图的设计、程序设计，控制对象数学模型的建立、 控制算法的选择和参数的整定，人机界面的设计等。 本论文通过德国西门子公司的s7-200系列plc控制器，温度传感器将检测到 的实际炉温转化为电压信号，经过模拟量输入模块转换成数字量信号并送到plc 中进行pid调节，pid控制器输出量转化成占空比，通过固态继电器控制炉子加 热的通断来实现对炉子温度的控制。同时利用亚控公司的组态软件“组态王” 设计一个人机界面（hmi） ，通过串行口与可编程控制器通信，对控制系统进行 全面监控，从而使用户操作更方便。总体上包括的技术路线：硬件设计，软件 编程，参数整定等。 全论文分七章,各章的主要内容说明如下。 第一章，对温度控制系统应用的背景及国内外的发展状况进行了阐述，指 出了本文的研究意义所在。 第二章，简单概述了 plc 和人机界面的基本概念以及结构功能等基础内容。 第三章，主要从系统设计结构和硬件设计角度,介绍该项目的 plc 控制系统 设计步骤、plc 的硬件配置、外部电路设计以及 plc 控制器的设计和参数的整 定。 第四章，在硬件设计的基础上，详细介绍了本项目软件设计，主要包括软 件设计的基本步骤、方法，编程软件 step7-micro/win 的介绍以及本项目程序 设计。 第五章，详细介绍了如何在亚控公司的组态软件“组态王”的基础上进行 人机界面的设计。 第六章，展示了系统运行结果，然后对其分析得出结论。 第七章，总结全文。 第二章 plc 和 hmi 基础 可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机，简称 plc（programmable logic controller） ，它使用了可编程序的记忆以存储指令，用来执行诸如逻辑、顺序、 计时、计数和演算等功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各种机械 或生产过程。 2.1 可编程控制器基础 2.1.1 可编程控制器的产生和应用 20 世纪 60 年代，计算机技术开始应用于工业领域，由于价格高、输入电 路不匹配、编程难度大以及难于适应恶劣工业环境等原因，未能在工业控制领 域获得推广。1968 年，美国通用汽车公司（gm）为了适应生产工艺不断更新 的需要，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工 业控制器，并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件，立即引发了 开发热潮。 1969 年美国数字设备公司（dec）根据美国通用汽车公司的这种要求，研 制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用， 取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。 随着 plc 功能的不断完善，性价比的不断提高，plc 的应用面也越来越广。 目前，plc 在国内外已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制 造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。plc 的应用范围通 常可分为开关逻辑控制、运动控制、过程控制、机械加工中的数字控制、机器 人控制、通信和联网等 5。 2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理 plc 从组成形式上一般分为整体式和模块式两种，但在逻辑结构上基本相 同。无论是整体式还是模块式，从硬件结构看，plc 都是由 cpu、存储器、i/o 接口单元及扩展接口和扩展部件、外设接口及外设和电源等部分组成，各部分 之间通过系统总线连接。plc 的基本结构如图 2-1 所示： 输 入 接 口 中央处理单元 cpu 输 出 接 口电源 存储单元 图 2-1 plc 基本结构图 1） cpu（中央处理器） cpu 是 plc 的核心，由运算器、控制器、寄存器、系统总线，外围芯片、 总线接口及有关电路构成。它的功能是接收并存贮用户程序和数据，用扫描的 方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时， 诊断电源和 plc 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等，是 plc 不可 缺少的组成单元。主要功能包括以下几个方面。 （1）接收从编程器或者计算机输入的程序和数据，并送入用户程序存储器存储。 （2）监视电源、plc 内部各个单元电路的工作状态。 （3）诊断编程过程中的语法错误，对用户程序进行编译。 （4）在 plc 进入运行状态后，从用户程序存储器中逐条读取指令，并分析、执 行该指令。 （5）采集由现场输入装置送来的数据，并存入指定的寄存器中。 （6）按程序进行处理，根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态或数 据寄存器的内容。 （7）根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到输出接口。 （8）响应中断和各种外围设备（如编程器、打印机等）的任务处理请求。 2） i/o 接口 plc 是通过各种 i/o 接口模块与外界联系的，按 i/o 点数确定模块规格及 数量，i/o 模块可多可少，但其最大数受 cpu 所能管理的基本配置能力的限制， 即受最大的底板或机架槽数限制。i/o 模块集成了 plc 的 i/o 电路，其输入暂 存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 plc 的对外功能主要是通过各种 i/o 接口模块于外界联系来实现的。输入 模块和输出模块是 plc 与现场 i/o 装置或设备之间的连接部件，起着 plc 与外 部设备之间的传递信息的作用。i/o 模块分为开关量输入、开关量输出、模拟 量输入和模拟量输出等模块。 3）存储器 存储器（内存）主要用于存储程序及数据，是 plc 不可缺少的组成单元。 一般包括系统程序存储器和用户程序存储器两部分。系统程序存储器用于存储 整个系统的监控程序，一般采用只读存储器（rom） ，具有掉电不丢失信息的特 性。用户程序存储器用于存储用户根据工艺要求或者控制功能设计的控制程序， 早期一般采用随机读写存储器（ram） ，需要后备电池在掉电后保存程序。目前 则倾向于采用电可擦除的只读存储器（eeprom）或闪存(flash memory)，免去 了后备电池的麻烦。 4）电源模块 plc 中的电源，是为 plc 各模块的集成电路提供工作电源。电源可分直流 和交流两种类型，交流输入 220vac 或 110vac， ，直流输入通常是 24v。 5）智能模块 除了上述通用的 i/o 模块外，plc 还提供了各种各样的特殊 i/o 模块，如 热电阻、热电偶、温度控制、中断控制、位置控制、以太网、远程 i/o 控制、 打印机等专用型或智能型的 i/o 模块，用以满足各种特殊功能的控制要求。i/o 模块的类型、品种与规格越多，系统的灵活性越好，模块的 i/o 容量越大，系 统的适应性就越强。 6）编程设备 常见的编程设备有简易手持编程器、智能图形编程器和基于 pc 的专用编程 软件。编程设备用于输入和编辑用户程序，对系统作些设定，监控 plc 及 plc 所控制的系统的工作状况。编程设备在 plc 的应用系统设计与调试、监控运行 和检查维护中是不可缺少的部件，但不直接参与现场的控制。 plc 本质上就是一台微型计算机，其工作原理与普通计算机类似，具有计 算机的许多特点。但其工作方式却与计算机有着较大的不同，具有一定的特殊 性。plc 采用循环扫描的工作方式。工作时逐条顺序扫描用户程序，如果一个 线圈接通或断开，该线圈的所有触点不会立即动作，需等扫描到该触点时才会 动作 6。 2.1.3 可编程控制器的分类及特点 根据 plc 的结构形式，可将 plc 分为整体式和模块式两类。还有一些 plc 将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式 plc。 还可以按 i/o 点数 分类，根据 plc 的 i/o 点数的多少，可将 plc 分为小型、中型、大型和超大型 四类: io 点数在 256 以下为小型 plc； io 点数在 2561024 为中型 plc； io 点数大于 1024 为大型 plc； io 点数在 4000 以上为超大型 plc 可编程控制器有可靠性高、编程简单易学、功能强、安装简单、维修方便、 采用模块化结构、接口模块丰富、系统设计与调试周期短等特点 7。 2.2 人机界面基础 随着社会的进步，工业自动化技术迅猛发展，控制系统功能越来越强大， 控制过程也变得越来越复杂，系统操作最大透明化已经成为一种需要。人机界 面（hmi human machine interface）以其美观易懂、操作人性化等显著特点， 正好满足这种需求而得到广泛的应用。 2.2.1 人机界面的定义 人机界面是指连接可编程控制器（plc） 、变频器、直流调速器、仪表等工 业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写 入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件 两部分组成。 2.2.2 人机界面产品的组成及工作原理 人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、 输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了 hmi 产品的 性能高低，是 hmi 的核心单元。根据 hmi 的产品等级不同，处理器可分别选 用 8 位、16 位、32 位的处理器。hmi 软件分为两部分，即运行于 hmi 硬件中 的系统软件和运行于 pc 机 windows 操作系统下的画面组态软件（如组态王等） 。 用户必须先使用组态软件制作“工程文件” ，再通过 pc 机和 hmi 产品的串行通 讯口，把编制好的“ 工程文件 ”下载到 hmi 的处理器中运行。 2.2.3 人机界面产品的特点 (1) 系统运行过程清晰化 控制过程可以动态地显示在 hmi 设备上。例如：炉子加热通断可以通过指 示灯亮灭来显示，炉子的温度大小可以用棒图来指示等等，使整个控制系统变 得形象易懂，也更加清晰。 (2) 系统操作简单化 操作员可以通过监控界面来控制过程。可从监控界面上启动和停止系统、 设定温度上下限、设置 pid 参数等。 (3) 显示报警 控制过程达到临界状态或系统运行错误时会自动触发报警，例如，当炉子 温度超出温度上下限时自动触发报警。 (4) 数据归档 hmi 系统可以记录过程变量值和报警信息并归档。例如：通过归档数据， 您可以查看过去一段时间的系统运行情况，过程变量等。 (5) 报表系统 hmi 系统可以输出报警和过程值报表。例如，您可以在生产某一轮班结束 时打印输出生产数据 8。 第三章 plc 控制系统硬件设计 在掌握了 plc 的硬件构成、工作原理、指令系统以及编程环境后，就可以 plc 作为主要控制器来构造 plc 控制系统。本章主要从系统设计结构和硬件设 计角度，介绍该项目的 plc 控制系统设计步骤、plc 的硬件配置、外部电路设 计以及 plc 控制器的设计和参数的整定。 3.1 plc 控制系统设计的基本原则和步骤 弄懂 plc 的基本工作原理和指令系统后,就可以把 plc 应用到实际的工程 项目中。无论是用 plc 组成集散控制系统，还是独立控制系统，plc 控制部分 的设计都可以参考图 3-1 所示的步骤。 3.1.1 plc 控制系统设计的基本原则 任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的工 艺要求，以提高生产效率和产品质量。而在实际设计过程中，设计原则往往会 涉及很多方面，其中最基本的设计原则可以归纳为 4 点。 1. 设计原则 (1)完整性原则。最大限度的满足工业生产过程或机械设备的控制要求。 (2)可靠性原则。确保计算机控制系统的可靠性。 (3)经济型原则。力求控制系统简单、实用、合理。 (4)发展性原则。适当考虑生产发展和工艺改进的需要，在 i/o 接口、通信 能力等方面留有余地。 2. 评估控制任务 根据系统所需完成的控制任务，对被控对象的生产工艺及特点进行详细分 析，特别是从