可编程序控制器(PLC)应用技术 第6部分 PLC拉制系僥的设计 授课教师:李建兴(Emai:lix@fjut.edu.cn) (福建工程学院电子信息与电气工程系) PCc应用技术 lix@fjut.edu.cn
lijx@fjut.edu.cn 第 6 部分 PLC控制系统的设计 授课教师：李 建 兴 （E-mail：lijx@fjut.edu.cn） （福建工程学院电子信息与电气工程系） 可编程序控制器（PLC）应用技术
61PLC控制系统设计的基本原则与内容 61.1PLC控制系统设计的基本原则 在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则 最大限度地满足控制要求充分发挥PLC功能,最大限度地满足 被控对象的控制要求,是设计中最重要的一条原则。设计人员要深 入现场进行调査研究,收集资料。同时要注意和现场工程管理和技 术人员及操作人员紧密配合,共同解决重点问题和疑难问题。 ■保证系统的安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、 稳定运行,是设计控制系统的重要原则 力求简单、经济、使用与维修方便在满足控制要求的前提下 ,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地 降低工程的成本。不宜盲目追求自动化和高指标。 ■适应发展的需要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。 PCc应用技术 lix@fjut.edu.cn
lijx@fjut.edu.cn 6.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容 6.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： ◼ 最大限度地满足控制要求 充分发挥PLC功能，最大限度地满足 被控对象的控制要求，是设计中最重要的一条原则。设计人员要深 入现场进行调查研究，收集资料。同时要注意和现场工程管理和技 术人员及操作人员紧密配合，共同解决重点问题和疑难问题。 ◼ 保证系统的安全可靠 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、 稳定运行，是设计控制系统的重要原则。 ◼ 力求简单、经济、使用与维修方便 在满足控制要求的前提下 ，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地 降低工程的成本。不宜盲目追求自动化和高指标。 ◼ 适应发展的需要 适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要
61PLC控制系统设计的基本原则与内容 612PLC控制系统设计的步骤 ■1)分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点,了解被控 对象机、电、液之间的配合,提出被控对象对PLC控制系 统的控制要求,确定控制方案,拟定设计任务书。 ■2)确定输入/输出设备 根据系统的控制要求,确定系统所需的全部输入设备 (如:按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输 出设备(如:接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器 等),从而确定与PLC有关的输入/输出设备,以确定PLC 的O点数。 PCc应用技术 lix@fjut.edu.cn
lijx@fjut.edu.cn 6.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容 6.1.2 PLC控制系统设计的步骤 ◼ 1）分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控 对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系 统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。 ◼ 2）确定输入／输出设备 根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备 （如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输 出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器 等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC 的I/O点数
61PLC控制系统设计的基本原则与内容 612PLC控制系统设计的步骤 ■3)选择PLc PLC选择包括对PLC的机型、容量、VO模块、电源等 的选择 ■4)分配JO点并设计PLC外围硬件线路 ■分配O点:画出PLC的O点与输入/输出设备的连接图或 对应关系表。 ■PLC外围硬件线路:画出系统其它部分的电气线路图,包 括主电路和未进入PLC的控制电路等。 ■由PLC的O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气 原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。 PCc应用技术 lix@fjut.edu.cn
lijx@fjut.edu.cn 6.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容 6.1.2 PLC控制系统设计的步骤 ◼ 3）选择PLC PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等 的选择 ◼ 4）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路 ◼ 分配I/O点：画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或 对应关系表。 ◼ PLC外围硬件线路：画出系统其它部分的电气线路图，包 括主电路和未进入PLC的控制电路等。 ◼ 由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气 原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定
61PLC控制系统设计的基本原则与内容 612PLC控制系统设计的步骤 ■5)程序设计 程序设计:1)控制程序;2)初始化程序;3)检测、故障诊断和显 示等程序;4)保护和连锁程序。 ■模拟调试:根据产生现场信号的方式不同,模拟调试有硬件模拟法 和软件模拟法两种形式 ■6)硬件实施 ■设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图; ■设计系统各部分之间的电气互连图; ■根据施工图纸进行现场接线,并进行详细检查。 ■由于程序设计与硬件实施可同时进行,因此PLC控制系统的设计周 期可大大缩短。 PCc应用技术 lix@fjut.edu.cn
lijx@fjut.edu.cn 6.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容 6.1.2 PLC控制系统设计的步骤 ◼ 5）程序设计 ◼ 程序设计：1）控制程序；2）初始化程序；3）检测、故障诊断和显 示等程序；4）保护和连锁程序。 ◼ 模拟调试：根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法 和软件模拟法两种形式。 ◼ 6）硬件实施 ◼ 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图； ◼ 设计系统各部分之间的电气互连图； ◼ 根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。 ◼ 由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周 期可大大缩短
61PLC控制系统设计的基本原则与内容 612PLC控制系统设计的步骤 ■7)联机调试 ■联杋调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试 过程应循序渐进,从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接 上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求,则对硬件和程序作调 整。通常只需修改部份程序即可 ■全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运行,如果工作正常 程序不需要修改,应将程序固化到 EPROM中,以防程序丢失 ■8)整理和编写技术文件 ■技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明 细表、PLC程序以及使用说明书等。 lix@fjut.edu.cn FJUT- LJX
lijx@fjut.edu.cn 6.1 PLC控制系统设计的基本原则与内容 6.1.2 PLC控制系统设计的步骤 ◼ 7）联机调试 ◼ 联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试 过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接 上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调 整。通常只需修改部份程序即可。 ◼ 全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常 、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。 ◼ 8）整理和编写技术文件 ◼ 技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明 细表、PLC程序以及使用说明书等
62PLC的选择 ■随着PLC技术的发展,PLC产品的种类也越来越多。不同 型号的門LC,其结构形式、性能、容量、指令系统、编程 方式、价格等也各有不同,适用的场合也各有侧重。因此 ,合理选用PLC,对于提高門LC控制系统的技术经济指标 有着重要意义 ■PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、ⅣO模块、电源模 块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑 lix@fjut.edu.cn FJUT- LJX
lijx@fjut.edu.cn 6.2 PLC的选择 ◼ 随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同 型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程 方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此 ，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标 有着重要意义。 ◼ PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模 块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑
62PLC的选择 621PLC机型的选择 PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方 便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点: 合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构型式 ■安装方式的选择 安装方式有集中式、远程/O式以及多台PLC联网的分布式。 相应的功能要求 ■响应速度要求 ■系统可靠性的要求 对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余系统或热备用系统 机型尽量统 便于备品备件的采购和管理;有利于技术力量的培训和技术水平的 提高,外部设备通用,资源可共享,易于联网通信。FLc应用技木 lix@fjut.edu.cn FJUT- LJX
lijx@fjut.edu.cn 6.2 PLC的选择 6.2.1 PLC机型的选择 PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方 便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点： ◼ 合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。 ◼ 安装方式的选择 安装方式有集中式、远程I／O式以及多台PLC联网的分布式。 ◼ 相应的功能要求 ◼ 响应速度要求 ◼ 系统可靠性的要求 对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统 ◼ 机型尽量统一 便于备品备件的采购和管理；有利于技术力量的培训和技术水平的 提高，外部设备通用，资源可共享，易于联网通信
62PLC的选择 622PLC容量的选择 ■/O点数的选择 ■在满足控制要求的前提下力争使用的l/O点最少。 ■需要加上10%~15%的裕量 ■存储容量的选择 ■存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关,还与功能实现的方法、 程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者,在完成同 复杂功能时,其程序量可能相差25%之多。 ■在Ⅰ/◎点薮确定的基础上,按下式估算存储容量后,再加20%~30 %的裕量。 存储容量(字节)=开关量Wo点数×10+模拟量Wo通道数×100 ■存储容量选择的同时,注意对存储器的类型的选择。 PCc应用技术 lix@fjut.edu.cn
lijx@fjut.edu.cn 6.2 PLC的选择 6.2.2 PLC容量的选择 ◼ I／O点数的选择 ◼ 在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点最少。 ◼ 需要加上10％~15％的裕量。 ◼ 存储容量的选择 ◼ 存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，还与功能实现的方法、 程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同 一复杂功能时，其程序量可能相差25％之多。 ◼ 在I／O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20％~30 ％的裕量。 存储容量(字节)＝开关量I/O点数×10 ＋ 模拟量I/O通道数×100 ◼ 存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择
62PLC的选择 6.23I/0模块的选择 ■开关量输入模块的选择 1)输入信号的类型及电压等级 有直流输入、交流输入和交流/直流输入三种类型。选择时主 要根据现场输入信号和周围环境因素等。 直流输入模块的延迟时间较短,还可以直接与接近开关、光电 开关等电子输入设备连接; 交流输入模块可靠性好,适合于有油雾、粉尘的恶劣环境 开关量输入模块的电压等级有:直流5V、12V、24V、48V、 60V等;交流110V、220V等。 选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑 般5ⅴ、12V、24V用于传输距离较近场合,如5V输入模块 最远不得超过10米。距离较远的应选用输入电压等级较高的。 PCc应用技术 lix@fjut.edu.cn
lijx@fjut.edu.cn 6.2 PLC的选择 6.2.3 I／O模块的选择 ◼ 开关量输入模块的选择 1）输入信号的类型及电压等级 有直流输入、交流输入和交流／直流输入三种类型。选择时主 要根据现场输入信号和周围环境因素等。 直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电 开关等电子输入设备连接； 交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境。 开关量输入模块的电压等级有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、 60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。 选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。 一般5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于传输距离较近场合，如5Ｖ输入模块 最远不得超过１０米。距离较远的应选用输入电压等级较高的