可编程控制器与现场总线网络控制 教学课件 ppt 作者 骆德汉 主编 唐露新 王荣辉 副主编 第8章 基于S7系列PLC单机控制
32页1、第八章 基于S7系列PLC单机控制系统设计,PLC应用系统设计原则、内容与步骤,第八章 基于S7系列PLC单机控制系统设计 8.1 PLC应用系统设计原则、内容与步骤 8.1.1 设计的原则,应用PLC时应遵循以下的原则: 满足要求 最大限度的满足被控对象的工艺要求是设计控制系统的首要前提。 安全可靠 控制系统长期运行中能否安全、可靠、稳定是设计控制系统的重要原则。 经济实用 设计合理经济,能发挥PLC控制的优点。 适应发展 在控制系统的设计时,要考虑今后的发展、完善。,.1.2 设计的内容 任何设计项目的一般性PLC系统的设计原则与设计过程的一些基本步骤如下:,拟定控制系统设计的技术条件,一般以设计任务书的形式来确定; 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; 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。,8.1.3 系统
2、设计和调试的主要步骤 PLC控制系统的设计与调试的主要步骤,被控对象的工艺条件和控制要求分析 确定IO设备 选择合适的PLC类型 分配IO点 设计应用系统梯形图程序 将程序输入PLC 进行软件测试 应用系统整体调试 编制技术文件,8.2 PLC应用系统的硬件设计 8.2.1 PLC选型 在满足控制要求的前提下,选型时应选择最佳的性能价格比,具体应考虑以下几点。,性能与任务相适应 PLC的处理速度应满足实时控制的要求 为了提高PLC的处理速度,可以采用以下几种方法: (1) 选择CPU处理速度快的PLC,使执行一条基本指令的时间不超过0.5s; (2) 优化应用软件,缩短扫描周期; (3) 采用高速响应模块,例如高速计数模块,其响应的时间可以不受PLC扫描周期影响,而只取决于硬件的延时。 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一,8.2.2 PLC容量估算,PLC容量包括两个方面:一是IO的点数,二是用户存储器的容量。 1IO点数的估算 根据功能说明书,可统计出PLC系统的开关量I/O点数及模拟量I/O通道数,以及开关量和模拟量的信号类型。考虑到在前面的设计中IO点数可能有疏漏,并考虑到I
3、/O端口的分组情况以及隔离与接地要求,应在统计后得出IO总点数的基础上,增加1015的裕量。考虑裕量后的IO总点数即为IO点数估算值,该估算值是PLC选型的主要技术依据。考虑到今后的调整和扩充,选定的PLC机型的IO能力极限值必须大于IO点数估算值,并应尽量避免使PLC能力接近饱和,一般应留有30左右的裕量。,2存储器容量估算 用户应用程序占用多少内存与许多因素有关,如IO点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略的估算。根据经验,每个IO点及有关功能器件占用的内存大致如下: 开关量输入所需存储器字数=输入点数10 开关量输出所需存储器字数=输出点数8 定时器计数器所需存储器字数=定时器计数器数量2 模拟量所需存储器字数=模拟量通道数100 通信接口所需存储器字数=接口个数300 存储器的总字数再加上一个备用量即为存储器容量。例如,作为一般应用下的经验公式是: 所需存储器容量(KB)=(11.25) (DIl0+DO8+AIOl00+CP300)/1024其中:DI为数字量输入总点数;DO为数字量输出总点数;AIAO为模拟量IO通道总数;CP为通信接口总数。,8
4、.2.3 IO模块的选择,1开关量输入模块的选择 选择输入模块主要应考虑以下两点: (1) 根据现场输入信号(如按钮、行程开关)与PLC输入模块距离的远近来选择电压的高低。一般,24V以下属低电平,其传输距离不宜太远。如12V电压模块一般不超过10m,距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。 (2) 高密度的输入模块,如32点输入模块,允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般,同时接通的点数不得超过总输入点数的60。,2开关量输出模块的选择,(1) 输出方式的选择 继电器输出价格便宜,使用电压范围广,导通压降小,承受瞬间过电压和过电流的能力较强,且有隔离作用。但继电器有触点,寿命较短,且响应速度较慢,适用于动作不频繁的交/直流负载。当驱动电感性负载时,最大开闭频率不得超过1Hz。 晶闸管输出(交流)和晶体管输出(直流)都属于无触点开关输出,适用于通断频繁的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生较高的反压,必须采取抑制措施。 (2) 输出电流的选择 模块的输出电流必须大于负载电流的额定值,如果负载电流较大,输出模块不能驱动,则应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载,考虑到接
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