可编程序控制器原理及应用 吉顺平第11章

1、第11章 PLC控制系统设计,2,2019/5/18,11.1 PLC的系统设计 11.2 水塔的控制 11.3 分类站的控制 11.4 模式组灯的控制 11.5 运料小车的控制 11.6 供料站的控制,本章讲述的主要内容:,3,2019/5/18,11.1.1 PLC的系统设计方法概述,PLC控制系统的设计首先要确定控制系统设计的技术条件。技术条件是整个系统设计的基础，需要以任务书的形式规定下来。PLC控制系统的设计包括PLC的选择、IO分配、输入输出设备（传感器与执行机构）的选择、图纸设计、程序设计、控制柜设计以及技术文件的准备等工作。本章对设计过程进行简述。 1.分析被控对象并提出控制要求 深入了解和分析被控对象的工艺条件及工作过程，提出被控对象的控制要求，然后确定控制方案，拟定设计任务书。被控对象是指被控的机电设备或生产过程； 控制要求主要指控制的方式、控制的动作、工作循环的组成以及系统保护等。对较复杂的控制系统可以将控制要求分解成多个部分，这样有利于结构化编程和系统调试。,4,2019/5/18,11.1.1 PLC的系统设计方法概述 （续）,2.确定 I/O 设备 根据系统

2、的控制要求，确定系统所需的输入设备和输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关及各种传感器等；常用的输出设备有继电器、接触器、信号指示灯、电磁阀及其它执行器等。确定了输入设备和输出设备就可以知道PLC的I/O的类型和点数需求。 3.PLC的选择 PLC的选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块和电源等的选择。 机型的选择是关键。应优先选择中小型PLC，并选择主流机型，还要考虑本单位技术人员的技术现状，尽量选择技术人员熟悉的PLC。主流机型一般支持主流的PLC技术，并且符合IEC1131的相关规定，为整个系统的设计奠定良好基础。,5,2019/5/18,11.1.1 PLC的系统设计方法概述 （续）,数字量的输入输出类型需要仔细选择。输入接口一般为直流，选择直流输入模块时要注意输入接口的极性要求（PNP型或NPN型）。不同的负载对 PLC 的输出方式有不同的要求。另外PLC 输出点的接法也要注意，接法可分为共点式、分组式和隔离式三种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级。 由于工业网络的发展，通信接口的类型和数量必须给予考虑。没有通信接口的PLC是不能正常使

3、用的。现代PLC的通信功能已经成为编程和应用的基本功能。 此外，存储容量、 I/O 响应时间和PLC 结构形式也是PLC选择需要考虑的因素,6,2019/5/18,11.1.1 PLC的系统设计方法概述 （续）,4. 程序设计 根据系统的控制要求，选择合适的程序设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为目标，实现要求的控制功能。经验法是常用的编程方法，顺序控制法也经常使用。 5.硬件实施 硬件实施方面主要是进行控制柜等硬件的设计及现场施工。主要内容有设计控制柜和操作台等部分的电气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。,7,2019/5/18,11.1.1 PLC的系统设计方法概述 （续）,6. 现场调试 现场调试是整个控制系统完成的重要环节。任何程序的设计都需要经过现场调试。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序的不足之处，并进行最后的调试，以适应控制系统的要求。 全部调试完毕后，交付试运行。 7.编写技术文档 技术文档包括设计说明书、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。,8,2019/5/18,11

4、.1.2经验法与顺序控制法,1.经验法 经验法是运用自己的或别人的经验进行PLC程序设计的方法。 使用经验法的基础是要掌握常用的控制程序段，例如自锁、互锁等，当需要某些环节的时候，用相应的程序去实现。在本章中，很多程序的编写都是用经验法完成的。例如，在本章6.2节抢答器的设计中，网络1和2是SR环节，所以使用SR指令或自锁电路来实现程序的编写；网络35中，三盏信号灯具有互锁的特点，故使用互锁电路来实现程序的编写；网络69中，需要完成字形码的传送，故使用数据传送指令来实现程序的编写； 另外在多数的工程设计前，先选择与自己工艺要求相近的程序，把这些程序看成是自己的经验。结合工程实际，对经验程序进行修改，使之适合自己的工程要求。,9,2019/5/18,11.1.2经验法与顺序控制法（续）,2.顺序控制法 顺序控制法是在指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。从整体角度去看，一个复杂系统的控制过程是由若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在不同条件下去完成对各个步的控制。 顺序控制是一种编程思想。

5、在编程时，可以用一般的逻辑指令实现顺序控制，例如本章6.5节的混料罐控制程序。西门子PLC 中提供了专门的步进顺序控制指令，可以利用该指令方便地编写控制程序，步进指令的具体使用方法在第7章中介绍。,10,2019/5/18,11.1 PLC的系统设计 11.2 水塔的控制 11.3 分类站的控制 11.4 模式组灯的控制 11.5 运料小车的控制 11.6 供料站的控制,本章讲述的主要内容:,11,2019/5/18,11.2.1 控制对象简介,图11-1 控制对象水塔示意图,12,2019/5/18,11.2.2 PLC的输入和输出接口,13,2019/5/18,11.2.2 PLC的输入和输出接口,14,2019/5/18,11.2.3 PLC控制程序开发,图11-2 水塔的PLC控制程序流程图,15,2019/5/18,11.1 PLC的系统设计 11.2 水塔的控制 11.3 分类站的控制 11.4 模式组灯的控制 11.5 运料小车的控制 11.6 供料站的控制,本章讲述的主要内容:,16,2019/5/18,11.3.1 控制对象简介,图11-4 控制对象分类站示意图,17

6、,2019/5/18,11.3.2 PLC的输入和输出接口,18,2019/5/18,11.3.2 PLC的输入和输出接口,19,2019/5/18,11.3.3 PLC控制程序开发,图11-5 分类站的PLC控制程序流程图,20,2019/5/18,11.1 PLC的系统设计 11.2 水塔的控制 11.3 分类站的控制 11.4 模式组灯的控制 11.5 运料小车的控制 11.6 供料站的控制,本章讲述的主要内容:,21,2019/5/18,11.4.1 控制对象简介,图11-7 控制对象模式组灯示意图,22,2019/5/18,11.4.2 PLC的输入和输出接口,23,2019/5/18,11.4.2 PLC的输入和输出接口,24,2019/5/18,11.4.3 PLC控制程序开发,图11-8 模式组灯的PLC控制程序流程图,25,2019/5/18,11.1 PLC的系统设计 11.2 水塔的控制 11.3 分类站的控制 11.4 模式组灯的控制 11.5 运料小车的控制 11.6 供料站的控制,本章讲述的主要内容:,26,2019/5/18,11.5.1 控制对象简介,图11-10 控制对象运料小车示意图,27,2019/5/18,11.5.2 PLC的输入和输出接口,28,2019/5/18,11.5.2 PLC的输入和输出接口,29,2019/5/18,11.5.3 PLC控制程序开发,图11-11 运料小车的PLC控制程序流程图,30,2019/5/18,11.1 PLC的系统设计 11.2 水塔的控制 11.3 分类站的控制 11.4 模式组灯的控制 11.5 运料小车的控制 11.6 供料站的控制,本章讲述的主要内容:,31,2019/5/18,11.6.1 控制对象简介,图11-13 控制对象供料站示意图,32,2019/5/18,11.6.2 PLC的输入和输出接口,33,2019/5/18,11.6.2 PLC的输入和输出接口,34,2019/5/18,11.6.3 PLC控制程序开发,图11-14 供料站的PLC控制程序流程图,

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