《三菱FX系列PLC编程及应用》 课件 第八章 PLC控制系统设计方法

第八章PLC的应用8.1PLC控制系统设计的内容和步骤PLC的控制系统是由PLC作为控制器来构成的电气控制系统。PLC的控制系统设计就是设计根据控制对象的控制要求制定电控方案，选择PLC机型，进行PLC的外围电气电路设计以及PLC程序的设计、调试。要完成好PLC控制系统的设计任务，除掌握必要的电气设计基础知识外，还必须经过反复实践，深入生产现场，将不断积累的经验应用到设计中来。1/24/2024Page28.1.1系统设计的主要原则和内容1.PLC控制系统设计的基本原则首先要满足被控设备的全部控制要求，包括功能要求、性能要求等。在满足控制系统要求的基础上，应考虑实用性、经济性、可维护性等。控制系统应确保控制设备性能的稳定性及工作的安全性和可靠性。控制系统应具有可扩展性，能满足生产设备的改良和系统的升级。要注意控制系统输入/输出设备的标准化原则和多供应商原则，易于采购和替换。易于操作，符合人机工程学的要求和用户的操作习惯。1/24/2024Page32.PLC控制系统设计的主要内容拟定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来确定，它是整个设计的依据。选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。选定PLC的型号。编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图。根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计。了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系。设计操作台、电气柜及非标准电器元部件。编写设计说明书和使用说明书。8.1.2PLC控制系统设计步骤1.深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求2.确定I/O设备3.选择合适的PLC类型4.分配I/O点5.设计应用系统梯形图程序6.将程序输入PLC7.进行软件测试8.应用系统整体调试9.编制技术文件1/24/2024Page58.2PLC控制系统的硬件设计

PLC硬件设计是系统设计的第一步，只有选择好了合适的PLC硬件才能在此基础上进行软件的设计调试。并不是越贵越高级的PLC就一定越好，在满足功能的前提下，选择合适的PLC才是正确的方法。1/24/2024Page68.2.1PLC机型的选择1.对输入/输出点的选择2.对存储容量的选择3.对I/O响应时间的选择4.根据输出负载的特点选型5.对在线和离线编程的选择6.据是否联网通信选型7.对PLC结构形式的选择1/24/2024Page78.2.2I/O模块的选择1.开关量输入模块的选择（1）输入信号的类型及电压等级（2）输入接线方式（3）注意同时接通的输入点数量（4）输入门槛电平2.开关量输出模块的选择（1）输出方式（2）输出接线方式（3）驱动能力（4）注意同时接通的输出点数量3.模拟量I/O模块的选择1/24/2024Page88.3PLC控制系统软件设计硬件选择完毕之后，就要根据工程要求进行软件，程序编制完毕之后，还需要进一步的调试才能满足工程实际需要。下面介绍软件设计的方法。1/24/2024Page98.3.1PLC软件系统设计的方法

在了解了PLC程序结构之后，就要具体地编制程序了。编制PLC控制程序的方法很多，这里主要介绍几种典型的编程方法。1.图解法编程图解法是靠画图进行PLC程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。（1）梯形图法（2）逻辑流程图法（3）时序流程图法（4）步进顺控法2.经验法编程3.计算机辅助设计编程1/24/2024Page108.3.2软件系统设计的步骤在了解了程序结构和编程方法的基础上，就要实际地编写PLC程序了。编写PLC程序和编写其他计算机程序一样，都需要经历如下过程。1.对系统任务分块2.编制控制系统的逻辑关系图3.绘制各种电路图4.编制PLC程序并进行模拟调试5.制作控制台与控制柜6.现场调试7.编写技术文件并现场试运行1/24/2024Page118.4控制系统安装与调试软件、硬件设计完成之后，并不代表系统设计已经成功，由于设计开发系统的环境与工厂实际生产环境有所区别，系统未必能够正常工作，因此控制系统的安装与调试就显得尤为重要，工作量甚至不亚于系统设计。1/24/2024Page128.4.1 系统安装及环境条件设计1. 环境条件(1) 温度影响(2) 湿度影响(3) 振动和冲击影响(4) 周围空气影响2. 安装设计3. PLC的安装注意事项8.4.2 布线注意事项1. 输入信号的抗干扰设计2. 输出信号的抗干扰设计3. 输入输出信号漏电流的处理4. 冲击电流的处理输入输出信号采用光电隔离措施的抗干扰设计(1) 用于输入输出的隔离(2) 用于减少噪声与消除干扰2. 外部配线设计(1) 线缆选择(2) 配线距离要求(3) 双绞线的使用8.4.3 接地系统设计1. PLC控制系统接地的意义2. 接地方法接地时还应注意：• 接地线应尽量短且截面积大于2mm2，接地电阻小于10Ω为宜。• 接地点应尽量靠近，PLC接地线的长度应在20m以内为宜。• 控制器的接地线与电源线或动力线分开，不能避开时应垂直交叉。• LG端是噪声滤波器中性端子，通常不要求接地，但是当电气干扰严重时或为了防止电击应将LG端与GR端短接后接地。8.4.4 供电系统设计1. 使用滤波器2. 采用分离供电系统(1) 采用隔离变压器的供电系统(2) 采用UPS的供电系统(3) 双路供电系统8.4.5 冗余系统与热备用系统1. 冗余控制的类型(1) 处理器冗余(2) 通信冗余(3) I/O冗余(4) 电源冗余2. 冗余控制的具体方式(1) PLC并列运行(2) 双机双工热/后备控制系统(3) 表决式冗余系统(4) 与继电器控制盘并用(5) 网络冗余8.4.6 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计1. 输入输出保护2. 电缆选择的敷设3. 正确选择接地点4. PLC自身的改进5. 软件抗干扰措施(1) 逻辑错误检测法2. 数据和程序的保护3. 软件容错(1) 程序复执技术(2) 对死循环作处理(3) 软件延时8.5 静电预防8.5.1 静电的危害1. 火灾或爆炸2. 电击3. 妨碍生产8.5.2 防静电措施1. 接地法