PLC控制系统的设计（ppt文件）-SIMATCPC

1、第 6 部分 PLC控制系统的设计可编程序控制器（PLC）应用技术6.1PLC控制系统统设计的的基本原原则与内内容6.1.1PLC控制系统统设计的的基本原原则在设计PLC控制系统统时，应应遵循以以下基本本原则：最大限度度地满足足控制要要求充分发挥挥PLC功能，最最大限度度地满足足被控对对象的控控制要求求，是设设计中最最重要的的一条原原则。设设计人员员要深入入现场进进行调查查研究，收集资资料。同同时要注注意和现现场工程程管理和和技术人人员及操操作人员员紧密配配合，共共同解决决重点问问题和疑疑难问题题。保证系统统的安全全可靠保证PLC控制系统统能够长长期安全全、可靠靠、稳定定运行，是设计计控制系系

2、统的重重要原则则。力求简单单、经济济、使用用与维修修方便在满足控控制要求求的前提提下，一一方面要要注意不不断地扩扩大工程程的效益益，另一一方面也也要注意意不断地地降低工工程的成成本。不不宜盲目目追求自自动化和和高指标标。适应发展展的需要要适当考虑虑到今后后控制系系统发展展和完善善的需要要。6.1PLC控制系统统设计的的基本原原则与内内容6.1.2PLC控制系统统设计的的步骤1）分析析被控对对象并提提出控制制要求详细分析析被控对对象的工工艺过程程及工作作特点，了解被被控对象象机、电电、液之之间的配配合，提提出被控控对象对对PLC控制系统统的控制制要求，确定控控制方案案，拟定定设计任任务书。2）确

3、定定输入输出设设备根据系统统的控制制要求，确定系系统所需需的全部部输入设设备（如如：按纽纽、位置置开关、转换开开关及各各种传感感器等）和输出出设备（如：接接触器、电磁阀阀、信号号指示灯灯及其它它执行器器等），从而确确定与PLC有关的输输入/输输出设备备，以确确定PLC的I/O点数。6.1PLC控制系统统设计的的基本原原则与内内容6.1.2PLC控制系统统设计的的步骤3）选择择PLCPLC选择包括括对PLC的机型、容量、I/O模块、电电源等的的选择4）分配配I/O点并设计计PLC外围硬件件线路分配I/O点：画出出PLC的I/O点与输入入/输出出设备的的连接图图或对应应关系表表。PLC外围硬件件线

4、路：画出系系统其它它部分的的电气线线路图，包括主主电路和和未进入入PLC的控制电电路等。由PLC的I/O连接图和和PLC外围电气气线路图图组成系系统的电电气原理理图。到到此为止止系统的的硬件电电气线路路已经确确定。6.1PLC控制系统统设计的的基本原原则与内内容6.1.2PLC控制系统统设计的的步骤5）程序序设计程序设计计：1）控制程程序；2）初始始化程序序；3）检测、故障诊诊断和显显示等程程序；4）保护护和连锁锁程序。模拟调试试：根据据产生现现场信号号的方式式不同，模拟调调试有硬硬件模拟拟法和软软件模拟拟法两种种形式。6）硬件件实施设计控制制柜和操操作台等等部分的的电器布布置图及及安装接接线

5、图；设计系统统各部分分之间的的电气互互连图；根据施工工图纸进进行现场场接线，并进行行详细检检查。由于程序序设计与与硬件实实施可同同时进行行，因此此PLC控制系统统的设计计周期可可大大缩缩短。6.1PLC控制系统统设计的的基本原原则与内内容6.1.2PLC控制系统统设计的的步骤7）联机机调试联机调试试是将通通过模拟拟调试的的程序进进一步进进行在线线统调。联机调调试过程程应循序序渐进，从PLC只连接输输入设备备、再连连接输出出设备、再接上上实际负负载等逐逐步进行行调试。如不符符合要求求，则对对硬件和和程序作作调整。通常只只需修改改部份程程序即可可。全部调试试完毕后后，交付付试运行行。经过过一段时时

6、间运行行，如果果工作正正常、程程序不需需要修改改，应将将程序固固化到EPROM中，以防防程序丢丢失。8）整理理和编写写技术文文件技术文件件包括设设计说明明书、硬硬件原理理图、安安装接线线图、电电气元件件明细表表、PLC程序以及及使用说说明书等等。6.2PLC的选择随着PLC技术的发发展，PLC产品的种种类也越越来越多多。不同同型号的的PLC，其结构形形式、性性能、容容量、指指令系统统、编程程方式、价格等等也各有有不同，适用的的场合也也各有侧侧重。因因此，合合理选用用PLC，对于提高高PLC控制系统统的技术术经济指指标有着着重要意意义。PLC的选择主主要应从从PLC的机型、容量、I/O模块、电电

7、源模块块、特殊殊功能模模块、通通信联网网能力等方面加加以综合合考虑。6.2PLC的选择6.2.1PLC机型的选选择PLC机型选择择的基本本原则是是在满足足功能要要求及保保证可靠靠、维护护方便的的前提下下，力争争最佳的的性能价价格比。选择时时主要考考虑以下下几点：合理的结结构型式式PLC主要有整整体式和和模块式式两种结结构型式式。安装方式式的选择择安装方式式有集中中式、远远程IO式以及多多台PLC联网的分分布式。相应的功功能要求求响应速度度要求系统可靠靠性的要要求对可靠性性要求很很高的系系统，应应考虑是是否采用用冗余系系统或热热备用系系统机型尽量量统一便于备品品备件的的采购和和管理；有利于于技术

8、力力量的培培训和技技术水平平的提高高，外部设备备通用，资源可可共享，易于联联网通信信。6.2PLC的选择6.2.2PLC容量的选选择IO点数的选选择在满足控控制要求求的前提提下力争争使用的的IO点最少。需要加上上1015的的裕量。存储容量量的选择择存储容量量大小不不仅与PLC系统的功功能有关关，还与与功能实实现的方方法、程程序编写写水平有有关。一一个有经经验的程程序员和和一个初初学者，在完成成同一复复杂功能能时，其其程序量量可能相相差25之多多。在IO点数确定定的基础础上，按按下式估估算存储储容量后后，再加加2030的的裕量。存储容量量(字节节)开开关量I/O点数10 模拟拟量I/O通道数10

9、0存储容量量选择的的同时，注意对对存储器器的类型型的选择择。6.2PLC的选择6.2.3IO模块的选选择开关量输输入模块块的选择择1）输入入信号的的类型及及电压等等级有直流输入入、交流流输入和和交流直流输输入三种类型型。选择择时主要要根据现现场输入入信号和和周围环环境因素素等。直流输入入模块的延延迟时间间较短，还可以以直接与与接近开开关、光光电开关关等电子子输入设设备连接接；交流输入入模块可靠靠性好，适合于于有油雾雾、粉尘尘的恶劣劣环境。开关量输输入模块块的电压等级级有：直流流5、12、24、48、60等；交交流110、220等。选择时主主要根据据现场输输入设备备与输入入模块之之间的距距离来考

10、考虑。一般5、12、24用用于传输输距离较较近场合合，如5输入入模块最最远不得得超过米。距离较较远的应应选用输输入电压压等级较较高的。6.2PLC的选择6.2.3IO模块的选选择开关量输输入模块块的选择择2）输入入接线方方式主要有汇点式和和分组式式两种接线线方式6.2PLC的选择6.2.3IO模块的选选择开关量输输入模块块的选择择3）注意意同时接接通的输输入点数数量对于选用用高密度度的输入入模块(如32点、48点等等)，应应考虑该该模块同同时接通通的点数数一般不不要超过过输入点点数的60。4）输入入门槛电电平门槛电平平越高，抗干扰扰能力越越强，传传输距离离也越远远，具体体可参阅阅PLC说明书。

11、6.2PLC的选择6.2.3IO模块的选选择开关量输输出模块块的选择择1）输出出方式开关量输输出模块块有继电器输输出、晶晶闸管输输出和晶晶体管输输出三种方式式继电器输输出：价格便便宜，可可以驱动动交、直直流负载载，适用用的电压压大小范范围较宽宽、导通通压降小小，承受受瞬时过过电压和和过电流流的能力力较强，但动作作速度较较慢（驱驱动感性性负载时时，触点点动作频频率不超超过1HZ）、寿命较短短、可靠靠性较差差，只能能适用于于不频繁繁通断的的场合。对于频繁繁通断的的负载，应该选选用晶闸管输输出或晶体管输输出，它们属属于无触触点元件件。但晶晶闸管输输出只能能用于交交流负载载，而晶晶体管输输出只能能用于

12、直直流负载载。6.2PLC的选择6.2.3IO模块的选选择开关量输输出模块块的选择择2）输出出接线方方式开关量输输出模块块主要有有分组式和和分隔式式两种接线线方式6.2PLC的选择6.2.3IO模块的选选择开关量输输出模块块的选择择3）驱动动能力应根据实实际输出出设备的的电流大大小来选选择输出出模块的的输出电电流。如如果实际际输出设设备的电电流较大大，输出出模块无无法直接接驱动，可增加中中间放大大环节。4）注意意同时接接通的输输出点数数量同时接通通输出设设备的累累计电流流值必须须小于公公共端所所允许通通过的电电流值一般来讲讲，同时时接通的的点数不不要超出出同一公公共端输输出点数数的605）输出

13、出的最大大电流与与负载类类型、环环境温度度等因素素有关与不同的的负载类类型密切切相关，特别是是输出的的最大电电流。晶晶闸管的的最大输输出电流流随环境境温度升升高会降降低，在在实际使使用中也也应注意意。6.2PLC的选择6.2.3IO模块的选选择模拟量I/O模块的选选择模拟量输输入（A/D）模块是将将现场由由传感器器检测而而产生的的连续的的模拟量量信号转转换成PLC内部可接接受的数数字量；模拟量输输出(D/A)模块是将将PLC内部的数数字量转转换为模模拟量信信号输出出。典型模拟拟量I/O模块的量量程为-10V+10V、0+10V、420mA等，可根根据实际际需要选选用，同同时还应应考虑其其分辨率

14、和和转换精精度等因素。一些PLC制造厂家家还提供供特殊模模拟量输输入模块块，可用用来直接接接收低低电平信信号（如如RTD、热电偶等等信号）6.2PLC的选择6.2.3IO模块的选选择特殊功能能模块的的选择PLC厂家相继继推出了了一些具具有特殊殊功能的的I/O模块，有有的还推推出了自自带CPU的智能型型I/O模块，如如高速计计数器、凸轮模模拟器、位置控控制模块块、PID控制模块块、通信信模块等等。6.2PLC的选择6.2.3IO模块的选选择电源模块块及其它它外设的的选择1）电源源模块的的选择电源模块块选择仅仅对于模模块式结结构的PLC而言，对对于整体体式PLC不存在电电源的选选择。电源模块块的选

15、择择主要考考虑电源源输出额额定电流流和电源源输入电电压。2）编程程器的选选择3）写入入器的选选择为了防止止由于干干扰或锂锂电池电电压不足足等原因因破坏RAM中的用户户程序，可选用用EPROM写入器，通过它它将用户户程序固固化在EPROM中。有些些PLC或其编程程器本身身就具有有EPROM写入的功功能。6.3PLC与输入输输出设备备的连接接6.3.1PLC与常用输输入设备备的连接接PLC与主令电电器类设设备的连连接6.3PLC与输入输输出设备备的连接接6.3.1PLC与常用输输入设备备的连接接PLC与拨码开开关的连连接6.3PLC与输入输输出设备备的连接接6.3.1PLC与常用输输入设备备的连接

16、接PLC与旋转编编码器的的连接6.3PLC与输入输输出设备备的连接接6.3.1PLC与常用输输入设备备的连接接PLC与传感器器类设备备的连接接I -传感器的的漏电流流（mA）UOFF-PLC输入电压压低电平平的上限限值（V）RC-PLC的输入阻阻抗（K）6.3PLC与输入输输出设备备的连接接6.3.2PLC与常用输输出设备备的连接接PLC与输出设设备的一一般连接接方法6.3PLC与输入输输出设备备的连接接6.3.2PLC与常用输输入设备备的连接接PLC与感性输输出设备备的连接接续流二极极管的额额定电流流为1A、额定电压压大于电电源电压压的3倍；电阻值可可取50120电容值可可取0.10.47F

17、，电容的额额定电压压应大于于电源的的峰值电电压。接线时要要注意续续流二极极管的极极性6.3PLC与输入输输出设备备的连接接6.3.2PLC与常用输输入设备备的连接接PLC与七段LED显示器的的连接6.3PLC与输入输输出设备备的连接接6.3.2PLC与常用输输入设备备的连接接PLC与输出设设备连接接的其它它注意事事项1）除了了PLC输入和输输出共用用同一电电源外，输入公公共端与与输出公公共端一一般不能能接在一一起；2）PLC的晶体管管和晶闸闸管型输输出都有有较大的的漏电流流，尤其其是晶闸闸管输出出，将可可能会出出现输出出设备的的误动作作。所以以要在负负载两端端并联一一个旁路路电阻，旁路电电阻R

18、的阻值估估算可由由下式确确定：UON是负载的的开启电电压（V），I是输出漏漏电流（mA）6.4减少I/O点数的措措施PLC在实际应应用中常常碰到这这样两个个问题：1）PLC的I/O点数不够够，需要要扩展，然而增增加I/O点数将提提高成本本；2）是已已选定的的PLC可扩展的的I/O点数有限限，无法法再增加加。在满足系系统控制制要求的的前提下下，合理理使用I/O点数，尽尽量减少少所需的的I/O点数是很很有意义义的。本节将介介绍几种种实用的的减少I/O点数的措措施。6.4减少I/O点数的措措施6.4.1减少输入入点数的的措施分组输入入6.4减少I/O点数的措措施6.4.1减少输入入点数的的措施矩阵输

19、入入1）矩阵阵输入方方法需要要硬件与软软件相配配合来完成2）由于于矩阵输输入的输入信号号为一系系列断续续的脉冲冲信号。3）应保保证输入信号号的宽度度要大于于Y0、Y1、Y2轮流导通通一遍的的时间6.4减少I/O点数的措措施6.4.1减少输入入点数的的措施组合输入入对于不会会同时接接通的输输入信号号，可采采用组合合编码的的方式输输入6.4减少I/O点数的措措施6.4.1减少输入入点数的的措施输入设备备多功能能化例如6.4减少I/O点数的措措施6.4.1减少输入入点数的的措施合并输入入将某些功功能相同同的开关关量输入入设备合合并输入入。如果果是几个个常闭触触点，则则串联输输入；如如果是几几个常开开

20、触点，则并联联输入。某些输入入设备可可不进PLC有些输入入信号功功能简单单、涉及面很很窄，有有时就没没有必要要作为PLC的输入，将它们们放在外部电路路中同样样可以满满足要求求。6.4减少I/O点数的措措施6.4.2减少输出出点数的的措施矩阵输出出注意：采采用矩阵阵输出时时，必须须要将同同一时间间段接通通的负载载安排在在同一行行或同一一列中，否则无无法控制制。6.4减少I/O点数的措措施6.4.2减少输出出点数的的措施分组输出出当两组输输出设备备或负载载不会同同时工作作，可通通过外部部转换开开关或通通过受PLC控制的电电器触点点进行切切换，所所以PLC的每个输输出点可可以控制制两个不不同时工工作

21、的负负载。6.4减少I/O点数的措措施6.4.2减少输出出点数的的措施并联输出出注意PLC输出点同同时驱动动多个负负载时，应考虑虑PLC输出点的的驱动能能力是否否足够。输出设备备多功能能化利用PLC的逻辑处处理功能能，一个个输出设设备可实实现多种种用途。某些输出出设备可可不进PLC系统中某某些相对对独立、比较简简单的控控制部分分，可直直接采用用PLC外部硬件件电路实实现控制制。6.4减少I/O点数的措措施6.4.3注意的问问题以上一些些常用的的减少I/0点数的措措施，仅供参考考，实际应应用中应应该根据据具体情情况，灵灵活使用用。同时应该该注意不要过份份去减少少PLC的I/0点数，而而使外部部附

22、加电电路变得得复杂，从而影响响系统的的可靠性性。6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施PLC具有很高高的可靠靠性，并并且有很很强的抗抗干扰能能力，但但在过于于恶劣的的环境或或安装使使用不当当等情况况下，都都有可能能引起PLC内部信息息的破坏坏而导致致控制混混乱，甚甚至造成成内部元元件损坏坏。为了提高高PLC系统运行行的可靠靠性，应应注意以以下问题题：适合的工工作环境境合理的安安装与布布线正确的接接地必须的安全保护环节节必要的软软件措施施采用冗余系统统或热备备用系统统6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施6.5.1适合的工工作环境境环境温度度适宜通常PLC允许的环环境温度度约在055C。

23、安装时不不要把发发热量大大的元件件放在PLC的下方；PLC四周要有有足够的的通风散散热空间间；不要要把PLC安装在阳阳光直接接照射或或离暖气气、加热热器、大大功率电电源等发发热器件件很近的的场所；安装PLC的控制柜柜最好有有通风的的百叶窗窗，如果果控制柜柜温度太太高，应应该在柜柜内安装装风扇强强迫通风风。环境湿度度适宜PLC工作环境境的空气气相对湿湿度一般般要求小小于85，以以保证PLC的绝缘性性能。湿湿度太大大也会影影响模拟拟量输入入/输出出装置的的精度。因此，不能将将PLC安装在结结露、雨雨淋的场场所6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施6.5.1适合的工工作环境境注意环境境污染不宜把

24、PLC安装在有有大量污污染物（如灰尘尘、油烟烟、铁粉粉等）、腐烛性性气体和和可燃性性气体的的场所，尤其是是有腐蚀蚀性气体体的地方方，易造造成元件件及印刷刷线路板板的腐蚀蚀。远离振动动和冲击击源远离有强强烈振动动和冲击击场所，尤其是是连续、频繁的的振动。必要时时可以采采取相应应措施来来减轻振振动和冲冲击的影影响。远离强干干扰源PLC应远离强强干扰源源，如大大功率晶晶闸管装装置、高高频设备备和大型型动力设设备等，同时PLC还应该远远离强电电磁场和和强放射射源，以以及易产产生强静静电的地地方。6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施6.5.2合合理理的安装装与布线线注意电源源安装PLC的IO电路都

25、具具有滤波波、隔离离功能，所以对对外部电电源要求求不高内部电源源的性能能好坏直直接影响响到PLC的可靠性性，对其其要求较较高在干扰较较强或可可靠性要要求较高高的场合合，应该该用带屏蔽层层的隔离离变压器器，对PLC系统供电电。还可可以在隔隔离变压压器二次次侧串接LC滤波电路路。同时，在安装装时还应应注意以以下问题题：1）隔隔离变压压器与PLC和I/O电源之间间最好采采用双绞绞线连接接，以抑抑制串模模干扰；2）系统统的动力力线应足足够粗，以降低低大容量量设备起起动时引引起的线线路压降降；3）PLC输入电路路用外接接直流电电源时，最好采采用稳压压电源，以保证证正确的的输入信信号。否否则可能能使PLC

26、接收到错错误的信信号。6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施6.5.2合合理理的安装装与布线线远离高压压PLC不能在高高压电器器和高压压电源线线附近安安装，更更不能与与高压电电器安装装在同一一个控制制柜内。在柜内内PLC应远离高高压电源源线，二二者间距距离应大大于200mm。合理的布布线1)I/O线、动力力线及控控制线应应分开走走线，尽尽量不要要在同一一线槽中中。2)交交流线与与直流线线、输入入线与输输出线最最好分开开走线。3)开开关量与与模拟量量的/线最最好分开开走线，传送模模拟量信信号的/线线最好用用屏蔽线线，且屏屏蔽线的的屏敝层层应一端端接地。4)PLC的基本单单元与扩扩展单元元之间

27、电电缆传送送的信号号小、频频率高，很容易易受干扰扰，不能能与其它它的连线线敷埋在在同一线线槽内。5）PLC的I/O回路配线线，必须须使用压压接端子子或单股股线。6)与PLC安装在同同一控制制柜内的的感性元元件，最最好有消消弧电路路。6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施6.5.3正正确确的接地地PLC一般最好好单独接接地，也也可以采采用公共共接地，但禁止止使用串串联接地地方式PLC的接地线线应尽量量短，使使接地点点尽量靠靠近PLC。同时，接地电阻阻要小于于100，接地线的的截面应应大于mm2。6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施6.5.4必须的安全保护环节节短路保护护应该在PLC外部

28、输出出回路中中装上熔熔断器，进行短短路保护护。最好好在每个个负载的的回路中中都装上上熔断器器。互锁与联联锁措施施除在程序序中保证证电路的的互锁关关系，PLC外部接线线中还应应该采取取硬件的的互锁措措施，以以确保系系统安全全可靠地地运行。失压保护护与紧急急停车措措施PLC外部负载载的供电电线路应应具有失失压保护护措施，当临时时停电再再恢复供供电时，不按下下“启动动”按钮钮PLC的外部负负载就不不能自行行启动。这种接接线方法法的另一一个作用用是，当当特殊情情况下需需要紧急急停机时时，按下下“停止止”按钮钮就可以以切断负负载电源源，而与与PLC毫无关系系。6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施6

29、.5.5必必要要的软件件措施消除开关关量输入入信号抖抖动6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施6.5.5必必要要的软件件措施故障的检检测与诊诊断超时检测测：设备在在各工步步的动作作所需的的时间一一般是不不变的，即使变变化也不不会太大大，因此此可以以以这些时时间为参参考，在在PLC发出输出出信号，相应的的外部执执行机构构开始动动作时启启动一个个定时器器定时，定时器器的设定定值比正正常情况况下该动动作的持持续时间间长20左右右。逻辑错误误检测：编制一一些常见见故障的的异常逻逻辑关系系，一旦旦异常逻逻辑关系系为ON状态，就就应按故故障处理理。消除预知知干扰：某些干扰扰是可以以预知的的，如PLC的

30、输出命命令使执执行机构构（如大大功率电电动机、电磁铁铁）动作作，常常常会伴随随产生火火花、电电弧等干干扰信号号，它们们产生的的干扰信信号可能能使PLC接收错误误的信息息。在容容易产生生这些干干扰的时时间内，可用软软件封锁锁PLC的某些输输入信号号，在干干扰易发发期过去去后，再再取消封封锁。6.5提高PLC控制系统统可靠性性的措施施6.5.6采用冗余系统统或热备备用系统统冗余系统统冗余系统统是指系系统中有有多余的的部分，在系统统出现故故障时，这多余余的部分分能立即即替代故故障部分分而使系系统继续续正常运运行。热备用系系统热备用系系统的结结构较冗冗余系统统简单，虽然也也有两个个CPU模块在同同时运

31、行行一个程程序，但但没有冗冗余处理理单元RPU。系统两个个CPU模块的切切换，是是由主CPU模块通过过通信口口与备用用CPU模块进行行通信来来完成的的。6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.1机械手及及其控制制要求机械手的的原位：在最上上面、最最左边且且除松开开的电磁磁线圈(YV5)通电外其其它线圈圈全部断断电的状状态6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.1机械手及及其控制制要求机械手具具有手动、单步、单周期、连续和回原位五种工作作方式，用开关关SA进行选择择。6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.2PLC的I/O分配为了保证证在紧急急情况下下（包括括PLC

32、发生故障障时），能可靠靠地切断断PLC的负载电电源，设设置了交交流接触触器KM。在PLC开始运行行时按下下“电源源”按钮钮SB1，使KM线圈得电电并自锁锁，KM的主触点点接通，给输出出设备提提供电源源；出现现紧急情情况时，按下“急停”按钮SB2，KM触点断开开电源。6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.3PLC程序设计计程序的总总体结构构将程序分分为公用程序序、自动程序序、手动程序序和回原位程程序四个部分分，其中自动动程序包包括单步步、单周周期和连连续工作作的程序序，这是是因为它它们的工工作都是是按照同同样的顺顺序进行行，所以以将它们们合在一一起编程程更加简简单。梯形图中中使用跳跳

33、转指令令使得自自动程序序、手动动程序和和回原位位程序不不会同时时执行。6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.3PLC程序设计计各部分程程序的设设计公用程序序6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.3PLC程序设计计各部分程程序的设设计手动程序序6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.3PLC程序设计计各部分程程序的设设计自动程序序6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.3PLC程序设计计各部分程程序的设设计自动程序序6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.3PLC程序设计计各部分程程序的设设计回原位程程序6.6PLC在开关量量控制系系统中的的

34、应用6.6.3PLC程序设计计程序综合合与模拟拟调试由于在分分部分程程序设计计时已经经考虑各各部分之之间的相相互关系系，因此此只要将将公用程程序、手手动程序序、自动动程序和和回原位位程序按按照机械械手程序序总体结结构综合合起来即即为机械械手控制制系统的的PLC程序。模拟调试试时各部部分程序序可先分分别调试试，然后后再再进进行全部部程序的的调试，也可直直接进行行全部程程序的调调试。6.6PLC在开关量量控制系系统中的的应用6.6.4现场施工工与联机机调试（略）6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.1PLC模拟量闭闭环控制制系统的的基本原原理虚线部分分由PLC的基本单单元加上上模拟量量

35、输入/输出扩展展单元来来承担。即由PLC自动采样样来自检检测元件件或变送送器的模模拟输入入信号，同时将将采样的的信号转转换为数数字量，存在指指定的数数据寄存存器中，经过PLC运算处理理后输出出给执行行机构。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.2PLC与其它模模拟量控控制装置置的比较较传统的模模拟量控控制系统统主要采采用电动动组合仪仪表，常常用的有有DDZ-型和DDZ-型仪表。其特点点是结构构简单、价格便便宜，但但体积大大、功耗耗大、安安装复杂杂、通用用性和灵灵活性较较差、控控制精度度和稳定定性较差差。另外外，其控控制运算算功能简简单，不不能实现现复杂的的过程控控制。随着电子子技术

36、的的发展，新型的的过程控控制计算算机不断断涌现，较为流流行的有有工业控控制计算算机（IPC）、可编程调调节器（PSC）、集散控制制系统（DCS）。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.2PLC与其它模模拟量控控制装置置的比较较PLC与PSC可编程调调节器（PSC）是在DDZ-型仪表的的基础上上，采用用微处理理器技术术发展起起来的第第四代仪仪表。它它的强大大功能、灵活性性、可靠靠性、控控制精度度、数字字通讯能能力是传传统的电电动组合合仪表无无法比拟拟的。PSC与PLC都是智能能化的工工业装置置，各有有特色。PLC以开关量量控制为为主，模模拟量控控制为辅辅；而PSC则以闭环环模拟量量控

37、制为为主，开开关量控控制为辅辅，并能能进行显显示、报报警和手手动操作作。在模拟量量控制系系统中采采用PSC更适合于于各种过过程控制制的要求求。而PLC的可靠性性、灵活活性、强强大的开开关量控控制能力力和通讯讯联网能能力，在在模拟量量控制上上也富有有特色。特别在开开关量、模拟量量混合控控制系统统中更显显示出其其独特的的优越性性。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.2PLC与其它模模拟量控控制装置置的比较较PLC与DCS集散控制制系统（DCS）是1975年问世的的，它的的是3C（computer、communications、control）技术的产产物，它它将顺序序控制装装置、数数

38、据采集集装置、过程控控制的模模拟量仪仪表、过过程监控控装置有有机地结结合在一一起，产产生了满满足各种种不同要要求的DCS。而今天的的PLC加强了模模拟量控控制功能能，多数数配备了了各种智智能模块块，具有有了PID调节功能能和构成成网络、组成分分级控制制的功能能，也实实现了DCS所能完成成的功能能。到目目前为止止，PLC与DCS的发展越越来越近近。就发展趋趋势来看看，控制制系统将将综合PLC和DCS各自的优优势，并并把两者者有机地地结合起起来，形形成一种种新型的的全分布布式计算算机控制制系统。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.2PLC与其它模模拟量控控制装置置的比较较PLC与IP

39、C工业控制制计算机机（IPC）是由通用用微机的的推广应应用而发发展起来来的，其其硬件结结构和总总线的标标准化程程度高，品种兼兼容性强强，软件件资源丰丰富，特特别是有有实时操操作系统统的支持持，在要要求实时时性强、系统模模型复杂杂的领域域占有优优势。而PLC的标准化化程度较较差，产产品不能能兼容，故开发发较为困困难。但但PLC的梯形图图编程很很受不熟熟悉计算算机的电电气技术术人员欢欢迎，同同时PLC专为工业业现场环环境设计计的，可可靠性非非常高，被认为为是不会会损坏的的设备，而IPC在可靠性性上还不不夠理想想。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.3PLC的A/D和D/A模块介绍绍F

40、X2N系列中有有关模拟拟量的特特殊功能能模块有有：FX2N-2AD（2路模拟量量输入）FX2N-4AD（4路模拟量量输入）FX2N-8AD（8路模拟量量输入）FX2N-4AD-PT（4路热电阻阻直接输输入）FX2N-4AD-TC（4路热电偶偶直接输输入）FX2N-2DA（2路模拟量量输出）FX2N-4DA（4路模拟量量输出）FX2N-2LC（2路温度PID控制模块块）等。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.3PLC的A/D和D/A模块介绍绍FX-4AD模拟量输输入模块块6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.3PLC的A/D和D/A模块介绍绍FX-2DA模拟量输输出模块

41、块6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.3PLC的A/D和D/A模块介绍绍模拟量模模块的编编程特殊功能能模块的的编号6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.3PLC的A/D和D/A模块介绍绍模拟量模模块的编编程特殊功能能模块的的读/写写指令ml为特殊功功能模块块的编号号，ml=07；m2为该特殊殊功能模模块中缓缓冲寄存存器(BFM)的编号，m2=032767；n是待传送送数据的的字数，n=l32（16位操作）或l16（32位操作）。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.3PLC的A/D和D/A模块介绍绍模拟量模模块的编编程编程举例例例1：FX2N-4AD模块在

42、0号位置置，其通通道CH1和CH2作为电压压输入，CH3、CH4关闭，平平均值采采样次数数为4，数据存存储器D1和D2用于接收收CH1、CH2输入的平平均值。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.3PLC的A/D和D/A模块介绍绍模拟量模模块的编编程编程举例例例2：FX2N-2DA模块在1号位置置，其通通道CH1和CH2作为电压压输出，将数据据存储器器D1和D2的内容通通过CH1、CH2输出。程序如图图6-34所示示，X000接通时，通道1（CH1）执行数字字到模拟拟量的转转换；X001接通时，通道2（CH2）执行数字字到模拟拟量的转转换。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用

43、6.7.4PLC的PID功能介绍绍PID控制在工业控控制中，PID控制（比比例-积积分-微微分控制制）得到到了广泛泛的应用用，这是是因为PID控制具有有以下优优点：1）不需需要知道道被控对对象的数数学模型型。实际际上大多多数工业业对象准准确的数数学模型型是无法法获得的的，对于于这一类类系统，使用PID控制可以以得到比比较满意意的效果果。2）PID控制器具具有典型型的结构构，程序序设计简简单，参参数调整整方便。3）有较强强的灵活活性和适适应性，根据被被控对象象的具体体情况，可以采采用各种种PID控制的变变种和改改进的控控制方式式，如PI、PD、带死区的的PID、积分分离离式PID、变速积分分PI

44、D等。随着智能能控制技技术的发发展，PID控制与模模糊控制制、神经经网络控控制等现现代控制制方法相相结合，可以实实现PID控制器的的参数自自整定，使PID控制器具具有经久久不衰的的生命力力。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.4PLC的PID功能介绍绍PLC实现PID控制的方方法6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.4PLC的PID功能介绍绍PLC实现PID控制的方方法1）使用用PID过程控制制模块。这种模模块的PID控制程序序是PLC生产厂家家设计的的，并存存放在模模块中，用户在在使用时时只需要要设置一一些参数数，使用用起来非非常方便便，一块块模块可可以控制制几路甚

45、甚至几十十路闭环环回路。但是这这种模块块的价格格昂贵，一般在在大型控控制系统统中使用用。如三三菱的A系列、Q系列PLC的PID控制模块块。2）使用用PID功能指令令。现在在很多中中小型PLC都提供PID控制用的的功能指指令，如如FX2N系列PLC的PID指令。它它们实际际上是用用于PID控制的子子程序，与A/D、D/A模块一起起使用，可以得得到类似似于使用用PID过程控制制模块的的效果，价格却却便宜得得多。3）使用自自编程序序实现PID闭环控制制。有的的PLC没有有PID过程控制制模块和和PID控制指令令，有时时虽然有有PID控制指令令，但用用户希望望采用变变型PID控制算法法。在这这些情况况

46、下，都都需要由由用户自自己编制制PID控制程序序6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.4PLC的PID功能介绍绍FX2N的PID指令PID指令是用用来调用用PID运算程序序，在PID运算开始始之前，应使用用MOV指令将参参数（见见表6-3）设定值值预先写写入对应应的数据据寄存器器中。如如果使用用有断电电保持功功能的数数据寄存存器，不不需要重重复写入入。如果果目标操操作数D有断电保保持功能能，应使使用初始始化脉冲冲M8002的常开触触点将其其复位。6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用6.7.4PLC的PID功能介绍绍FX2N的PID指令6.7PLC在模拟量量闭环控控制中的的应用

47、6.7.4PLC的PID功能介绍绍PID参数的整整定比例系数数Kp越大，比比例调节节作用越越强，系系统的稳稳态精度度越高；但是对对于大多多数系统统，Kp过大会使使系统的的输出量量振荡加加剧，稳稳定性降降低积分部分分可以消消除稳态态误差，提高控控制精度度，但是是积分作作用的动动作缓慢慢，可能能给系统统的动态态稳定性性带来不不良影响响。积分分时间常常数TI增大时，积分作作用减弱弱，系统统的动态态性能（稳定性性）可能能有所改改善，但但是消除除稳态误误差的速速度减慢慢。微分部分分是根据据误差变变化的速速度，提提前给出出较大的的调节作作用。微微分部分分反映了了系统变变化的趋趋势，它它较比例例调节更更为及

48、时时，所以以微分部部分具有有超前和和预测的的特点。微分时时间常数数TD增大时，超调量量减小，动态性性能得到到改善，但是抑抑制高频频干扰的的能力下下降。选取采样样周期TS时，应使使它远远远小于系系统阶跃跃响应的的纯滞后后时间或或上升时时间。为为使采样样值能及及时反映映模拟量量的变化化，TS越小越好好。但是是TS太小会增增加CPU的运算工工作量，相邻两两次采样样的差值值几乎没没有什么么变化，所以也也不宜将将TS取得过小小。6.8PLC控制系统统的维护护和故障障诊断6.8.1PLC控制系统统的维护护一般情况况下检修修时间以以每6个月至一一年1次为宜，当外部部环境条条件较差差时，可可根据具具体情况况缩

49、短检检修间隔隔时间。PLC日常维护护检修的的一般内内容6.8PLC控制系统统的维护护和故障障诊断6.8.2PLC的故障诊诊断任何PLC都具有自自诊断功功能，当当PLC异常时应应该充分分利用其其自诊断断功能以以分析故故障原因因。一般般当PLC发生异常常时，首首先请检检查电源源电压、PLC及I/O端子的螺螺丝和接接插件是是否松动动，以及及有无其其他异常常。然后后再根据据PLC基本单元元上设置置的各种种LED的指示灯灯状况，以检查查PLC自身和外外部有无无异常。下面以FX系列PLC为例，来来说明根根据LED指示灯状状况以诊诊断PLC故障原因因的方法法。6.8PLC控制系统统的维护护和故障障诊断6.8.2PLC的故障诊诊断电源指示示（POWERLED指示）当向PLC基本单元元供电时时，基本本单元表表面上设设置的POWERLED指示灯会会亮。如果电源源合上但但POWERLED指示灯不不亮，请请确认电电源接线线。另外外，若同同一电源源有驱动动传感器器等时，请确认认有无负负载短路路或过电电流。若若不是上