建筑电气控制技术(第二版)_第11章

1、Page: 1/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）第第11章章 可编程控制器控制系统设计可编程控制器控制系统设计第一节第一节 可编程控制器设计的内容和步骤可编程控制器设计的内容和步骤第二节第二节 PLC的硬件设计的硬件设计第三节第三节 PLC的软件设计的软件设计Page: 2/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）第一节第一节 可编程控制器设计的内容和步骤可编程控制器设计的

2、内容和步骤一、一、PLC控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则1)最大限度地满足被控对象的工艺要求最大限度地满足被控对象的工艺要求。 认真分析研究被控设备认真分析研究被控设备(或过程或过程)的工艺流程的工艺流程及特点，明确控制的任务和范围。及特点，明确控制的任务和范围。2)根据设备或生产过程的操作要求，工艺指标、根据设备或生产过程的操作要求，工艺指标、原材料及能源消耗、安全规范等多种因素综合原材料及能源消耗、安全规范等多种因素综合考虑，合理地选择现场信号及控制参数。考虑，合理地选择现场信号及控制参数。Page: 3/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高

3、等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）保证设计出的控制系统在特定的现场条件保证设计出的控制系统在特定的现场条件下能安全可靠地工作。下能安全可靠地工作。在满足控制要求的前提下，应尽量使系统在满足控制要求的前提下，应尽量使系统简单、经济，便于操作和维修。简单、经济，便于操作和维修。保证主要控制功能由保证主要控制功能由PLC完成。外部元件完成。外部元件及线路起辅助控制作用。考虑生产的发展及线路起辅助控制作用。考虑生产的发展和工艺的改进，适当留有裕量。和工艺的改进，适当留有裕量。 Page: 4/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普

4、通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）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了解系统工艺要求、各控制对象的动作顺了解系统工艺要求、各控制对象的动作顺序、相互之间的约束关系等。序、相互之间的约束关系等。2控制方案的确定。控制方案的确定。 1）实现控制的具体方案，确定采用可编）实现控制的具体方案，确定采用可编程序控程序控 制器进行控制所需的软硬件结构。制器进行控制所需的软硬件结构。 2）了解系统控制的通信要求和网络结构）了解系统控制的通信要求和网络结构设计。设计。 3) 硬件结构设计。硬件结构设计。 4) 软件框图设计。软件框图设计。

5、Page: 5/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）3系统设计系统设计1）机型及相关的功能模板选择）机型及相关的功能模板选择 选择选择PLC应包括机型的选择、容量的选择、应包括机型的选择、容量的选择、IO模块选择、电源模块的选择等。模块选择、电源模块的选择等。2）输入输出的定义）输入输出的定义 在对输入输出进行分配和名称定义之后，要在对输入输出进行分配和名称定义之后，要把输入输出变量列表，以备编程时使用。表内把输入输出变量列表，以备编程时使用。表内应将模板端子地址号与信息名称一一对应

6、。应将模板端子地址号与信息名称一一对应。Page: 6/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）3系统设计系统设计3）绘制）绘制I/O口连接图口连接图,作出安装接线图。作出安装接线图。4）系统控制软件的设计）系统控制软件的设计 设计梯形图、程序清单、控制系统流程图。设计梯形图、程序清单、控制系统流程图。5) 设计控制台设计控制台(柜柜)。6) 编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件。 说明书、电器图及电器元件明细表等。说明书、电器图及电器元件明细表等。Page: 7/33第11章

7、 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）三、三、PLC控制系统设计的一般步骤控制系统设计的一般步骤1) 根据生产的工艺过程分析控制要求。根据生产的工艺过程分析控制要求。2) 根据控制要求确定所需的用户输入输根据控制要求确定所需的用户输入输出设备。出设备。3) 选择选择PLC，分配，分配IO的点，列出的点，列出IO分分配表，设计配表，设计PLC外部连接图。外部连接图。4) 进行进行PLC程序设计，同时可进行控制台程序设计，同时可进行控制台(柜柜)的设计和现场施工。的设计和现场施工。5) 输入并调试程序

8、输入并调试程序 6) 程序固化程序固化Page: 8/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）Page: 9/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）第二节第二节 PLC的硬件设计的硬件设计 一、可编程控制器的选择一、可编程控制器的选择 (一一) 机型的选择机型的选择1 结构合理、机型统一结构合理、机型统一1）单体控制的小系统）单体控制的小系统 2）慢过程大系统）慢过程大系统3）实

9、时控制快速系统）实时控制快速系统4）整体式）整体式PLC 与模块式与模块式PLC。Page: 10/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）功能与任务相适应功能与任务相适应 低档小型机低档小型机 中高档中高档PLC 分布式控制系统分布式控制系统根据是否在线编程要求选择机型根据是否在线编程要求选择机型Page: 11/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版） （二）（二）PLC容量的

10、选择容量的选择1 1输入输出输入输出( (I IO O) )点数的估算点数的估算为控制的要求而增加的一些开关、为控制的要求而增加的一些开关、按钮或报警的信号，例如，增加总的供按钮或报警的信号，例如，增加总的供电开关，为手动需要而增加的手动自动电开关，为手动需要而增加的手动自动开关，为连锁需要设置的连锁、非连锁开关，为连锁需要设置的连锁、非连锁开关等。根据统计的数据，增加开关等。根据统计的数据，增加10102020的可扩展余量后就得到输入输出点的可扩展余量后就得到输入输出点数的估计点数。数的估计点数。 Page: 12/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教

11、育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）序序号号设备元件名设备元件名称称输输入入输出输出总点数总点数序号序号设备元件名称设备元件名称输入输入输出输出总点数总点数1 1按钮开关按钮开关1 11 11212波段开关波段开关(N(N段段) )N NN N2 2行程开关行程开关1 11 11313直流电机直流电机( (单向运行单向运行) )9 96 615153 3接近开关接近开关1 11 11414直流电机直流电机( (可逆运行可逆运行) )12128 820204 4位置开关位置开关2 22 21515变极调速电机变极调速电机( (单向单向) )5 53 38 85

12、 5拨码开关拨码开关4 44 41616变极调速电机变极调速电机( (可逆）可逆）6 64 410106 6单电控电磁单电控电磁阀阀2 21 13 31717笼式电机笼式电机( (单向单向) )4 41 15 57 7双电控电磁双电控电磁阀阀3 32 25 51818笼式电机笼式电机( (可逆可逆) )6 64 410108 8比例式电磁比例式电磁阀阀3 35 58 81919笼式电机笼式电机( (星三角起动星三角起动) )4 43 37 79 9光电管开关光电管开关2 22 22020绕线转子电机绕线转子电机( (单向单向) )3 34 47 71010风机风机1 11 12121绕线转子电

13、机绕线转子电机( (可逆可逆) )4 45 59 91111信号灯信号灯1 11 1表表11-1 输入输出点数统计参考表输入输出点数统计参考表 Page: 13/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版） 2存储器容量的估算。存储器容量的估算。 3IO模块的选用模块的选用 （1）数字量输入模块）数字量输入模块 选择电压等级选择电压等级/选择模块密度选择模块密度 /门坎门坎电平等电平等 （2）数字量输出模块）数字量输出模块输出方式输出方式 输出负载的选择输出负载的选择输出输出功率的选择功率的

14、选择等等 Page: 14/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版） （3）模拟量输入模块）模拟量输入模块电信号的输入范围与数值对应电信号的输入范围与数值对应关系循环时间外部连接方式关系循环时间外部连接方式 采采样时的抗干扰等样时的抗干扰等（4）模拟量输出模板）模拟量输出模板Page: 15/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）自动运行方式：控制系统的主要运行方式自动运行方式：

15、控制系统的主要运行方式,由操作由操作 人员按下起动按钮后，控制器自动人员按下起动按钮后，控制器自动起动系统。起动系统。半自动运行方式，即系统的起动或运行过半自动运行方式，即系统的起动或运行过程中的某些步骤需要人工干预方可进行下去。程中的某些步骤需要人工干预方可进行下去。半自动方式多半用于检测手段不完善而需半自动方式多半用于检测手段不完善而需要人工判断或某些设备不具备自控条件而需要人工判断或某些设备不具备自控条件而需要人工干涉的场合。要人工干涉的场合。手动运行方式，用于设备调试、系统调整手动运行方式，用于设备调试、系统调整和紧急情况的控制方式，因此它是自动运行和紧急情况的控制方式，因此它是自动运

16、行方式的辅助方式。方式的辅助方式。二、决定运行方式二、决定运行方式Page: 16/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）1.可编程序控制器系统供电设计与配置可编程序控制器系统供电设计与配置三、系统的供电和接地三、系统的供电和接地Page: 17/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）2接地处理接地处理 数字地数字地: 是各种开关信号，数字信号的零电是各种开关信号，数字信号的零

17、电位。位。 模拟地模拟地: 是模拟信号的零电位，是模拟信号是模拟信号的零电位，是模拟信号精密电源的零电位。精密电源的零电位。 信号地信号地: 通常是指一般传感器的地。通常是指一般传感器的地。 交流地交流地: 交流供电电源的交流供电电源的N线，它通常又是线，它通常又是产生噪声的主要地方。产生噪声的主要地方。Page: 18/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版） 直流地直流地: 它是直流电源标准电压起点，在非它是直流电源标准电压起点，在非浮空的直流电源，就把它作为地线，浮空的直流电源，就

18、把它作为地线，N就是就是接地的连接。接地的连接。 屏蔽地屏蔽地: 一般为防止静电，电磁感应而设置一般为防止静电，电磁感应而设置的外壳或金属丝网，为了消除壳或网上的外壳或金属丝网，为了消除壳或网上 保护地保护地: 一般指机器、设备外壳或装在机械一般指机器、设备外壳或装在机械与设备内的独立器件的外壳，外壳要与其与设备内的独立器件的外壳，外壳要与其内部绝缘，外壳接地用以保护人身安全和内部绝缘，外壳接地用以保护人身安全和防护设备漏电，保护地必须是良好的接地防护设备漏电，保护地必须是良好的接地。Page: 19/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教

19、材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版） 一点接地或多点接地一般情况下，高频电路应就一点接地或多点接地一般情况下，高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。可编程序控近多点接地，低频电路应一点接地。可编程序控制器系统组成控制系统时，常用一点接地。制器系统组成控制系统时，常用一点接地。 将屏蔽地、保护地各自独立的接到接地铜排上。将屏蔽地、保护地各自独立的接到接地铜排上。在控制系统中，为了减少信号的电容耦合噪声，在控制系统中，为了减少信号的电容耦合噪声，要采用多种屏蔽措施，屏蔽结构最终有统一出头要采用多种屏蔽措施，屏蔽结构最终有统一出头地点。为解决电场屏蔽分布电容问题，屏蔽地接地

20、点。为解决电场屏蔽分布电容问题，屏蔽地接入大地。入大地。 模拟信号地和屏蔽地、模拟地的接法十分重要，模拟信号地和屏蔽地、模拟地的接法十分重要，每个商家在提供可编程序控制器的模拟时，都有每个商家在提供可编程序控制器的模拟时，都有许多严格的连接方法规则。许多严格的连接方法规则。Page: 20/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）第三节第三节 PLC的软件设计的软件设计可编程控制器的软件可分为系统软件和可编程控制器的软件可分为系统软件和应用软件两大类型。系统软件存贮在可编程应用软件两大类

21、型。系统软件存贮在可编程控制器的控制器的ROM、PROM和和EPROM存贮器中。存贮器中。是对用户不透明的软件。是对用户不透明的软件。编程系统软件：编程系统软件：用户编制实用程序所采用系统用户编制实用程序所采用系统提供编程语言工具。提供编程语言工具。编程语言：编程语言：一般有一般有4种，即梯形图语言、功能种，即梯形图语言、功能图语言、助记符语言和高级语言图语言、助记符语言和高级语言。一、系统软件一、系统软件Page: 21/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）二、二、PLC系统应用软

22、件的设计系统应用软件的设计PLC系统应用程序设计的设计步骤：系统应用程序设计的设计步骤：1制定设备运行方案制定设备运行方案 根据生产工艺的要求，分析输入、输出与各种操根据生产工艺的要求，分析输入、输出与各种操作之间的逻辑关系，确定需要检测的量和控制的方法。作之间的逻辑关系，确定需要检测的量和控制的方法。设计出系统中各设备的操作内容和操作顺序。据此绘设计出系统中各设备的操作内容和操作顺序。据此绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。件。2制定系统的抗干扰措施制定系统的抗干扰措施根据现场工作环境、干扰源的性质、采样信号的根据现场工作环境、干

23、扰源的性质、采样信号的特点，综合制定系统的硬件和软件的抗干扰措施。如特点，综合制定系统的硬件和软件的抗干扰措施。如硬件滤波，软件滤波。硬件滤波，软件滤波。Page: 22/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）3编制程序编制程序根据被控对象的输入输出信号、所选定的根据被控对象的输入输出信号、所选定的PLC型号，分配型号，分配PLC的硬件资源，为梯形图中的的硬件资源，为梯形图中的各种继电器或接点进行编号，用梯形图编程。各种继电器或接点进行编号，用梯形图编程。4程序测试程序测试 将程序输入

24、将程序输入PLC的用户存贮器中，程序进行调的用户存贮器中，程序进行调试和修改，直到满足要求为止；控制台试和修改，直到满足要求为止；控制台(柜柜)及现及现场施工完成后，就可以进行联机调试。如不满足场施工完成后，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。求为止。编制技术文件，交付使用。Page: 23/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）编程相关问题：编程相关问题： PLC的的I/O端点

25、的分配方法。每一个传感器或开关端点的分配方法。每一个传感器或开关输入对应一个输入对应一个PLC确定的输入点，每一个负载对应确定的输入点，每一个负载对应一个一个PLC确定的输出点。外部按钮（包括起动和停确定的输出点。外部按钮（包括起动和停车）可使用常开或常闭触头，一般常开触头使用较车）可使用常开或常闭触头，一般常开触头使用较多。多。 输出继电器的使用方法。输出继电器的使用方法。PLC在写输出阶段要将输在写输出阶段要将输出映像寄存器的内容送至输出点出映像寄存器的内容送至输出点Q，继电器输出方，继电器输出方式，式，PLC的继电器触头要动作。所以输出端不带负的继电器触头要动作。所以输出端不带负载时，控制线圈应使用内部继电器载时，控制线圈应使用内部继电器M或其他线圈，或其他线圈，尽可能不要使用输出继电器尽可能不要使用输出继电器Q的线圈。的线圈。Page: 24/33第11章 可编程控制器控制系统设计普通高等教育智能建筑规划教材普通高等教育智能建筑规划教材建筑电气控制技术建筑电气控制技术 （第（第2 版）版）第四节第四节 基本程序的编制基本程序的编制 1.多重输入电路多重输入电路Page: