PLC控制系统的设计与应用.ppt

12.1PLC控制系统设计方法12.1.1PLC控制系统设计的基本步骤12.1.2PLC硬件系统设计12.1.3PLC软件系统设计方法和步骤12.2.1 PLC安装和维护12 . 2 . 1可编程控制器安装和电缆12.2.2可编程控制器维护和维修，本章介绍了3360PLC控制系统软、硬件设计方法和步骤安装PLC控制系统、硬件，12.1.1PLC控制系统设计的基本阶段，12.1PLC控制系统设计方法，PLC技术侧重于工程应用，根据实际控制要求集成以前学过的知识，合理设计PLC控制系统是本门技术的核心。这里介绍了PLC控制系统的一般设计方法，关键是在实际工程实践中摸索、归纳和总结。1 .系统设计的主要内容(1)开发控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式确定，是整个设计的基础。(2)选择电气拖动形式和电动机、电磁阀等执行器。(3)选定PLC的型号。(4)建立PLC的输入/输出定址表格或绘制输入/输出端子接线图。12.1.1PLC控制系统设计的基本步骤，12.1PLC控制系统设计方法，(5)根据系统设计要求编写软件规范手册，然后用相应的编程语言(通常为梯形图)进行编程。(6)理解和遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，加强人与机器之间的友好关系。(7)控制台、电气机柜和非标准电气部件设计。(8)编写设计指南和用户指南。根据情况，可以相应地调整上述内容。2.可编程控制器是系统设计的基本阶段，应用了系统设计和调试的主要阶段，如图12.1所示。12.1.1PLC控制系统设计的基本阶段，12.1PLC控制系统设计方法，1)受控对象的工艺条件和控制要求(1)受控对象为控制机械、电气设备、生产线或生产工艺。(2)控制要求主要指控制的基本方式、必须完成的动作、自动工作周期的构成、必要的保护和配合等。对于更复杂的控制系统，将控制工作分成单独的部分，使其为零，有助于编程和调试。12.1.1PLC控制系统设计的基本阶段，12.1PLC控制系统设计方法，图12.1可编程控制器应用系统设计和调试的主要阶段，12.1.1PLC控制系统设计的基本阶段，12.1PLC控制系统设计方法，图12.1可编程控制器应用系统设计和调试的主要阶段(续)，图12.1常用输入设备包括按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用输出设备包括继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。3)选择适当的PLC类型根据确定的用户输入/输出设备聚合所需输入和输出信号的点数，选择适当的PLC类型，包括型号选择、容量选择、输入/输出模块选择、电源模块选择等。12.1.1PLC控制系统设计的基本步骤，12.1PLC控制系统设计方法，4)指定输入/输出点指定PLC的输入/输出点，创建输入/输出寻址表格，或绘制输入/输出端子的接线图。然后，可以与控制柜或控制台设计和现场施工一起进行PLC编程。5)设计应用系统阶梯程序根据工作功能图或状态流程图等设计阶梯(即编程)。这是整个应用程序系统设计的关键任务，也是最困难的步骤。要做好阶梯设计，首先必须熟悉控制要求，还必须具有特定电气设计的实践经验。，12.1.1PLC控制系统设计的基本步骤，12.1PLC控制系统设计方法，6)使用将程序输入PLC的简单程序员将程序输入PLC时，必须先将阶梯图转换为命令辅助符号，然后才能输入。使用PLC的辅助编程软件在计算机上进行编程时，可以通过父子计算机的连接电缆将程序下载到PLC。7)将软件测试程序导入PLC后，必须首先执行测试任务。因为在编程过程中，难免会有遗漏。因此，在将PLC连接到现场设备之前，必须进行软件测试以消除程序中的错误，并为整个调试奠定基础，以缩短整个调试周期。12.1.1PLC控制系统设计的基本阶段，12.1PLC控制系统设计方法，8)应用系统全面调试可以在完成PLC软、硬件设计和控制柜以及现场建设后进行整个系统的在线调试，如果控制系统由多个部分组成，则在进行全面调试之前必须进行本地调试。控制程序的步骤很多，可以先分段调试，然后连接并调整。调试中发现的问题应逐一排除，直到调试成功。9)技术写作控制系统技术文档包括手册、电气原理图、电气布局图、电气元件明细表、PLC阶梯图等。12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，1 .选择PLC模型在做出系统控制程序的决定之前，请详细了解受控对象的控制要求，以确定是否选择PLC进行控制和选择。如果控制系统的逻辑关系复杂(需要大量中继、时间中继、计数器等)，如果过程和产品修改频繁，需要数据处理和信息管理(数据计算、模拟控制、PID调整等)，如果系统要求高可靠性和可靠性，并且需要为工厂自动化联网做好准备，则应使用PLC控制。12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，目前国内外众多制造商提供多种功能多样的PLC产品，使用户眼花缭乱、荒唐。因此，从整体上权衡利弊，合理选择模型，才能实现成本比实际目标。一般的选择模式应该是为了满足系统功能的需要，盲目追求整体，以免造成投资和设备资源的浪费。模型选择可以从以下方面考虑：1)选择I/o点的盲目点数较多的模型可能是浪费。确定控制系统的总输入/输出点数，然后根据所需实际总点数的15%到20%确定所需PLC的点数(为系统改造等留出馀地)。12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，另外，某些高密度输入点的模块具有同时连接的输入点的数量限制，通常同时连接的输入点不能超过总输入点的60%。PLC的每个输出点的驱动容量(A/点)也有限，某些PLC的每个点输出电流的大小取决于添加的负荷电压。典型PLC的允许输出电流在选择时必须考虑这些问题，例如随着环境温度的增加而减少。PLC的输出点可以分为多种连接方式：共点、编组和隔离。单独的一组输出点可以具有不同的电压类型和电压级别，但是此PLC每点的平均价格更高。如果输出信号之间不需要隔离，则必须选择前两种输出方法的PLC。12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，2)存储容量选择只能粗略估计用户存储容量。在仅控制开关的系统中，可以估计为输入点总数乘以10个单词/点输出点总数乘以5个单词/点。(3 5)由单词/狗估计的计数器/计时器；(5 10)按字/量处理计算；在具有模拟输入/输出的系统中，可以估计每个输入(或输出)一次大约(80 100)个单词的存储容量。有通信处理的时候，粗略估计每个接口超过200个单词的量。最后，通常估计容量的50%到100%是空闲的。对于经验不足的设计师来说，选择容量的时候要留出更多的余地。12.1.2PLC硬件系统设计、12.1PLC控制系统设计方法、3)选择输入/输出响应时间的PLC的输入/输出响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描操作方式引起的时间延迟(通常为2至3个扫描周期)，在交换机控制系统中，通常为PLC的输入/输出响应但是对于模拟控制系统，尤其是闭环系统，必须考虑这个问题。12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，4)根据输出载荷的特性，对不同载荷选择PLC输出方法有相应要求。例如，频繁中断的官能负载需要选择晶体管或晶闸管输出，不应使用继电器输出。但是继电器输出型PLC有很多优点，包括传导压降小、隔离效果好、价格相对便宜、承受瞬时过电压和过电流的能力强、负载电压灵活(AC、DC可能)和电压水平范围大等。因此，不经常移动的交流、直流负载可以选择继电器输出PLC。12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，5)联机和脱机编程的脱机编程是指主机和程序员共享一个CPU，以程序员的方式选择交换机以选择PLC的编程、监视和运行状态。在编程状态下，CPU仅提供给程序员，不在现场控制。这包括专用程序员编程。在线编程要求主机和程序员各拥有一个CPU，主机的CPU完成对现场的控制，在每个扫描周期结束时与程序员通信，程序员将修改后的程序发送给主机，下一个扫描周期主机按照新程序控制现场。计算机辅助编程使离线编程和在线编程都成为可能。在线编程需要购买计算机和配置编程软件。应该根据需要决定使用什么编程方法。12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，6)PLC控制系统应连接到工厂自动化网络(取决于是否选择网络通信)，PLC需要通信网络功能。这意味着PLC必须具有连接其他PLC、父系电脑和CRT等的介面。大、中型都有通信功能，现在大部分小型外形规格也有通信功能。7) PLC结构形式的选择具有相同的功能和相同的输入/输出点数据，总体上比模块化更便宜。但是，模块化有灵活的功能扩展、方便的可维护性(模块更改)、方便的错误判断等优点，因此实际上，您应根据需要选择PLC的结构。12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，2 .指定输入/输出点常规输入和输入信号、输出点和输出控件一一对应。指定后，将每个输入和输出信号指定为系统配置通道和端号。也就是说，编号。在某些情况下，有两个使用一个输入点的信号。这意味着在访问输入点之前，两个触点必须先排成行或并行连接。(1)具有不同输入/输出通道范围的PLC的输入/输出通道范围不同。根据选定的PLC模型，必须查看相应的编程手册，不能使用“长官-李-戴”。请参阅操作手册。12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，2)内部辅助继电器内部辅助继电器不能不进行外部输出直接连接外部设备，用于在其他继电器、计时器/计数器控制中存储数据或处理数据。功能上，内部辅助继电器与现有电气控制柜的中间继电器相同。未分配模块的输入/输出继电器区域和1:1链路未使用时，链接继电器区域等可以用作内部辅助继电器。根据程序设计的需要，合理安排PLC的内部辅助继电器，将每个内部辅助继电器的用途详细列在设计说明书中，以免重复使用，请参阅操作手册。，12.1.2PLC硬件系统设计，12.1PLC控制系统设计方法，3)计时器/计数器PLC计时器/计数器计数分配工作指南，12.1.3PLC软件系统设计方法和步骤，12.1PLC控制系统设计方法，1 .了解PLC软件系统设计方法PLC程序结构后，需要具体编写程序。编译PLC控制程序的方法有多种，这里主要介绍了几种常用的编程方法。1)图形编程图形方法由绘图PLC编程完成。一般有阶梯法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进净控制法。(1)阶梯方法：阶梯方法是使用阶梯语言准备PLC程序。这是模仿继电器控制系统的编程方法。其图形和元件名称与继电器控制回路非常相似。此方法可以轻松地将原始继电器控制回路移植到PLC阶梯语言中。对于熟悉继电器控制的人来说，这是最方便的编程方法。12.1.3PLC软件系统设计方法和步骤，12.1PLC控制系统设计方法，(2)逻辑流程图方法：逻辑流程图将PLC程序的执行过程表示为逻辑方块图，并反映输入和输出的关系。逻辑流程图是系统的流程图，它将形成系统的逻辑流程图表示为逻辑图。该方法具有明确的PLC控制程序逻辑，明确了输入和输出的因果关系和联锁条件。逻辑流程图可以了解整个程序上下文，便于分析控制程序，方便查找错误点，调试程序，方便程序服务。对于直接使用语句表和阶梯编程的复杂程序，可以绘制逻辑流程图，然后为逻辑图的每个部分创建PLC应用程序作为语句表和阶梯图。12.1.3PLC软件系统设计方法和步骤，12.1PLC控制系统设计方法，(3)时序流程图方法：时序流程图首先绘制控制系统的时序图(即，特定时间应进行哪些控制的控制时间)，然后根据时序关系绘制该控制操作的框图，最后用PLC程序编写。时序流程图方法适用于基于时间的控制系统的编程方法。12.1.3PLC软件系统设计方法和步骤，12.1PLC控制系统设计方法，(4)步进控制方法：步进控制方法是根据控制命令设计复杂的控制过程。通常，更复杂的过程可以分为多个功能更简单的程序段，一个程序段可以看作是整个控制过程的一个步骤。从整体角度来看，复杂系统的控制过程是由这些不同的步骤组成的。系统控制操作实际上可以视为在不同的时间点或在不同的进程中控制单个步骤。为此，许多PLC制造商向自己的PLC添加了步进净控制命令。绘制了每个步进的状态流程图后，使用步进顺序控制命令可以轻松地编写控制过程。12.1.3PLC软件系统设计方法和步骤，12.1PLC控制系统设计方法，2)经验编程经验法使用自己的经验或他人的经验设计。大部分是在设计之前选择与自己的流程要求相似的程序，将其视为自己的“测试程序”。这些“试验程序”与自己项目的情况相结合，逐个修改，以符合自己的工程要求。这里说的经验，有些是从自己的经验中总结出来的，有些可能是别人的设计经验。这需要很长时间，做好总结。3)计算机辅助设计程序设计计算机辅助设计包括通过PLC程序设计软件进行计算机程序设计、脱机或联机