PLC硬件设计的一般步骤.doc

硬件设计的一般步骤1.硬件设计的基本要求与实施方法1.确定控制方案 选择的最优控制方案应该满足系统的控制要求。设计前，进入现场调研，搜集相关资料，确定系统的工作方式和控制功能。通过控制信号与检测反馈信号的相互联系和转换，来确定PLC输入输出信号的性质和数量，选择合适的PLC确定硬件系统的配置，以便制定系统的最优控制方案。2. 功能完善在保证完成系统控制功能的基础上，应尽量地把自检、报警以及安全保护等各种功能都纳入设计方案，确保系统功能比较完善。3. 高可靠性系统在硬件设计时应采取各种措施，以提高PLC控制系统的可靠性。1）将PLC电源与系统动力设备分别配线。在电源干扰特别严重的情况下，可采用屏蔽层隔离变压器供电，还可加电路滤波器，以便抑制从交直流电源侵入的常模合共模干扰，还可抑制PLC内部开关电源向外发出噪音。在对PLC工作要求可靠性高的场合，将PLC浮动端子接地。2）对PLC控制系统进行良好的接地。在PLC控制系统中具有多种形式的“地”，主要有以下几种：信号地。它是输入端信号原件传感器的地交流地。它是交流供电电源的N线，通常噪声主要由次产生。屏蔽地。一般是为了防止静电、磁场感应而设置外壳或全屏网络通过专用的铜导线与地壳 之间的链接 。保护地。一般将机械设备外壳或设备内独立器件的外壳接地，用以保护人身安全和防护 设备漏电。PLC组成的控制系统用一点接地，接地线横截面积应大于2平方毫米，接地电阻应小于100，接地线应为专用地线。屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地和其他地扭在一起，只能各自独立地接到接地铜牌上。3） PLC I/O配线，应该从下面两个方面来提高系统的可靠性 将各种电路分开布线。PLC电源线、I/O电源线、输入/输出信号线、交流线、直流线应分开布线。开关量与模拟量的信号线也分开布线，后者应采用屏蔽线。 PLC的I/O信号防错。在I/O端并联旁路电阻，以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。在硬件设计中，应该在PLC输入输出端并联旁路电阻，以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。也可在PLC输入端加RC滤波环节，利用RC的延迟作用来抑制延迟脉冲所引起的干扰。在晶闸管输出的负载两端并联RC浪涌电流抑制器，以减少漏电流的干扰。4） 采用性能优良的电源抑制电网引入的干扰。5） 电缆电路敷设的抗干扰措施。严禁同一电缆不同导线同时传输动力电源和信号，避免信号与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。6）PLC内部有丰富的软继电器，利用他们的程序设计，可以屏蔽输入原件的错误信号，防止输出原件的误动作，提高系统运行的可靠性。7）在连续工作的场合，应选择双CPU的PLC或冗余技术，使用条件恶劣的要实施保护措施。冗余系统如图1所示 整个系统由两套完全相同的系统组成正常运行时主CPU工作，而被用的CPU禁用，当主CPU出现故障时，备用CPU自动投入，一切过程由冗余控制单元rpu控制，切换时间为1到3个扫描周期。i/o系统的切换也由rpu完成的。热备用系统如图2所示两台CPU接口连在一起，处于通电状态，系统发生故障时由主CPU通知备用CPU投入运行。切换过程比冗余控制系统慢，但是结构简单。4经济性 在保证控制系统功能和高可靠性的基础上，应尽量降低成本。2硬件设计一般步骤(1) 选择合适的PLC机型：从性能结构、i/o点数、储存量和特殊功能考虑，并根据系统复杂程度和控制要求来选择。已达到系统运行可靠、维护使用方便、和性价比。(2) Plc的i/o点数的选择：首先估算系统i/o点数，根据现场的输入输出设备。选择时保留百分之10到15的余量。(3) 输入输出模块的选择：根据现场输入信号与PLC输出模块的距离来选择工作电压。例如12v不超过12m对于高密度的输入模块：一般接入输入模块总点数，不得超过PLC输入总点数的百分之60.输入部分 输出有继电器、晶体管、晶闸管输出。继电器输出便宜，输出变化不太快、开关频率慢的场合优先选择。开关频率、功率因数低的感性负载，可选用晶闸管或晶体管输出，但是其过载能力低，对感性负载断开瞬间的反向击穿电压必须采取抑制措施。而且输出模块的同时接通点数总电流不得超过该模块最大的允许电流值。低功率集中设备 可选低电压高密度的i/o模块，大功率分散设备 可选择高电压低密度的i/o模块。(4) 估算用户控制程序的存储容量 控制程序所占的内存容量与控制系统的控制要求的复杂程度、i/o点数、运算处理、程序结构等多方面因素有关，所以只能根据经验。如下图：用户储存程序容量表序号器件名称所需储存字节书1开关量输入输入总数*10字/点2开关量输出输出总数*8字/点3定时器/计数器定时器/计数器个数*5字/点4模拟量模拟量通道数*100字/通道5通信端口端口数*300字/个（5）特殊功能模块配置 在工控中除了开关量外，还有温度、压力、液位流量等过程控制变量以及位置、速度、加速度、力矩、转矩等运动控制变量，所以需要对这些变量进行检测与控制。在这些场合，输入输出已经不是关键参数，而应考虑它们的控