10可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

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1、1.1第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.1第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計1.2第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.2 前面幾章首先講述了前面幾章首先講述了PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理，然后針對西門子的結(jié)構(gòu)和工作原理，然后針對西門子S7系列及系列及三菱三菱FX系列系列PLC詳細(xì)介紹了指令系統(tǒng)及編程方法。本章將在此基礎(chǔ)上結(jié)合幾詳細(xì)介紹了指令系統(tǒng)及編程方法。本章將在此基礎(chǔ)上結(jié)合幾個具體的應(yīng)用實例，闡述個具體的應(yīng)用實例，闡述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的方法和應(yīng)注意的事項，使讀者控制系統(tǒng)設(shè)計的方法和應(yīng)注意的事項，

2、使讀者對對PLC的使用和設(shè)計有一個比較全面的了解。的使用和設(shè)計有一個比較全面的了解。1.3第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.3本章內(nèi)容本章內(nèi)容 10.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟 10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計 10.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計 10.4 常用程序分析常用程序分析 10.5 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題1.4第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.410.1 PLC10.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟應(yīng)

3、用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟 在掌握了在掌握了PLC的基本工作原理及指令系統(tǒng)后，就可以把的基本工作原理及指令系統(tǒng)后，就可以把PLC應(yīng)用到實際的應(yīng)用到實際的工程項目中。不論是用工程項目中。不論是用PLC組成集散控制系統(tǒng)，還是獨立控制系統(tǒng)，組成集散控制系統(tǒng)，還是獨立控制系統(tǒng)，PLC控制控制部分的設(shè)計都可以參考如圖部分的設(shè)計都可以參考如圖10.1所示的步驟。所示的步驟。1.5第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.5圖圖10.1 PLC系統(tǒng)應(yīng)用程序系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計步驟設(shè)計步驟10.1 PLC10.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟1.6第第1010章章

4、 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.610.1.1 系統(tǒng)設(shè)計的原則與內(nèi)容系統(tǒng)設(shè)計的原則與內(nèi)容 1. 評估控制任務(wù)評估控制任務(wù) 隨著隨著PLC功能的不斷完善，幾乎可以用功能的不斷完善，幾乎可以用PLC完成所有的工業(yè)控制任務(wù)。但完成所有的工業(yè)控制任務(wù)。但是，是否選擇是，是否選擇PLC控制？選擇單臺控制？選擇單臺PLC控制還是多臺控制還是多臺PLC的分散控制或分級控的分散控制或分級控制？還應(yīng)根據(jù)該系統(tǒng)所需完成的控制任務(wù)，對被控對象的生產(chǎn)工藝及特點進制？還應(yīng)根據(jù)該系統(tǒng)所需完成的控制任務(wù)，對被控對象的生產(chǎn)工藝及特點進行詳細(xì)分析，特別是從以下幾方面給以考慮。行詳細(xì)分析，特別是從以下幾方面

5、給以考慮。 1) 控制規(guī)?？刂埔?guī)模 一個控制系統(tǒng)的控制規(guī)?？捎迷撓到y(tǒng)的一個控制系統(tǒng)的控制規(guī)模可用該系統(tǒng)的I/O設(shè)備總數(shù)來衡量。當(dāng)控制規(guī)模設(shè)備總數(shù)來衡量。當(dāng)控制規(guī)模較大時，特別是開關(guān)量控制的較大時，特別是開關(guān)量控制的I/O設(shè)備較多且聯(lián)鎖控制較多時，最適合采用設(shè)備較多且聯(lián)鎖控制較多時，最適合采用PLC控制?？刂?。 2) 工藝復(fù)雜程度工藝復(fù)雜程度 當(dāng)工藝要求較復(fù)雜時，采用傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)進行控制不但會提高造價當(dāng)工藝要求較復(fù)雜時，采用傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)進行控制不但會提高造價和成本，而且使用也不方便。因此，采用和成本，而且使用也不方便。因此，采用PLC控制將有更大的優(yōu)越性。特別控制將有更大的優(yōu)越性。特別是

6、如果工藝要求經(jīng)常變動或控制系統(tǒng)有擴充功能的要求時，則只能采用是如果工藝要求經(jīng)常變動或控制系統(tǒng)有擴充功能的要求時，則只能采用PLC控制?？刂啤?3) 可靠性要求可靠性要求 雖然有些系統(tǒng)不太復(fù)雜，但對可靠性、抗干擾能力要求較高時，也需雖然有些系統(tǒng)不太復(fù)雜，但對可靠性、抗干擾能力要求較高時，也需10.1 PLC10.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟1.7第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.7采用采用PLC控制。在控制。在20世紀(jì)世紀(jì)70年代，一般認(rèn)為年代，一般認(rèn)為I/O點總數(shù)在點總數(shù)在70點左右時，可考慮點左右時，可考慮PLC控制。到了控制

7、。到了20世紀(jì)世紀(jì)80年代，一般認(rèn)為年代，一般認(rèn)為I/O點總數(shù)在點總數(shù)在40點左右就可以采用點左右就可以采用PLC控制，目前，由于控制，目前，由于PLC性能價格比的進一步提高，當(dāng)性能價格比的進一步提高，當(dāng)I/O點總數(shù)在點總數(shù)在20點甚點甚至更少時，就趨向于選擇至更少時，就趨向于選擇PLC控制了?？刂屏?。 4) 數(shù)據(jù)處理速度數(shù)據(jù)處理速度當(dāng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、計算及規(guī)模較大，需很大的存儲器容量，且要求很高的運算當(dāng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、計算及規(guī)模較大，需很大的存儲器容量，且要求很高的運算速度時，可考慮帶有上位計算機的速度時，可考慮帶有上位計算機的PLC分級控制；如果數(shù)據(jù)處理程度較低，分級控制；如果數(shù)據(jù)處理程度較低，而

8、主要以工業(yè)過程控制為主時，采用而主要以工業(yè)過程控制為主時，采用PLC控制將非常適宜?？刂茖⒎浅＿m宜。 2. 系統(tǒng)設(shè)計的原則系統(tǒng)設(shè)計的原則 關(guān)于計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原則往往會涉及很多方面，其中最基本的設(shè)計關(guān)于計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原則往往會涉及很多方面，其中最基本的設(shè)計原則可以歸納為原則可以歸納為4點。點。 (1) 完整性原則。最大限度地滿足工業(yè)生產(chǎn)過程或機械設(shè)備的控制要求。完整性原則。最大限度地滿足工業(yè)生產(chǎn)過程或機械設(shè)備的控制要求。 (2) 可靠性原則。確保計算機控制系統(tǒng)的可靠性。可靠性原則。確保計算機控制系統(tǒng)的可靠性。 (3) 經(jīng)濟性原則。力求控制系統(tǒng)簡單、實用、合理。經(jīng)濟性原則。力求控制系統(tǒng)

9、簡單、實用、合理。 (4) 發(fā)展性原則。適當(dāng)考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進的需要，在發(fā)展性原則。適當(dāng)考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進的需要，在I/O接口、通信接口、通信能力等方面要留有余地。能力等方面要留有余地。 很明顯，這很明顯，這4條最基本的設(shè)計原則也適用于其他類型的計算機控制系統(tǒng)設(shè)條最基本的設(shè)計原則也適用于其他類型的計算機控制系統(tǒng)設(shè)計。計。10.1 PLC10.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟1.8第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.810.1.2 系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的主要步驟系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的主要步驟 1. 系統(tǒng)設(shè)計的主要步驟系統(tǒng)設(shè)計的主要步驟 系統(tǒng)

10、設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。所謂硬件設(shè)計，是指系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。所謂硬件設(shè)計，是指PLC外部設(shè)備外部設(shè)備的設(shè)計，而軟件設(shè)計即的設(shè)計，而軟件設(shè)計即PLC應(yīng)用程序的設(shè)計。整個系統(tǒng)的設(shè)計分以下應(yīng)用程序的設(shè)計。整個系統(tǒng)的設(shè)計分以下10步進步進行。行。 (1) 深入了解被控系統(tǒng)是設(shè)計控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。設(shè)計人員必須深入現(xiàn)場，深入了解被控系統(tǒng)是設(shè)計控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。設(shè)計人員必須深入現(xiàn)場，認(rèn)真調(diào)查研究，收集資料，并與相關(guān)技術(shù)人員和操作人員一起分析討論，相認(rèn)真調(diào)查研究，收集資料，并與相關(guān)技術(shù)人員和操作人員一起分析討論，相互配合，共同解決設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題。這一階段必須對被控對象所有功互配合，共同解決

11、設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題。這一階段必須對被控對象所有功能作全面細(xì)致的了解，如對象的各種動作及動作時序、動作條件、必要的互能作全面細(xì)致的了解，如對象的各種動作及動作時序、動作條件、必要的互鎖與保護；電氣系統(tǒng)與機械、液壓、氣動及各儀表等系統(tǒng)間的關(guān)系；鎖與保護；電氣系統(tǒng)與機械、液壓、氣動及各儀表等系統(tǒng)間的關(guān)系；PLC與與其他智能設(shè)備間的關(guān)系，其他智能設(shè)備間的關(guān)系，PLC之間是否聯(lián)網(wǎng)通信，突發(fā)性電源掉電之間是否聯(lián)網(wǎng)通信，突發(fā)性電源掉電(停電停電)及緊及緊急事故處理；系統(tǒng)的工作方式及人機界面，需要顯示的物理量及顯示方式等急事故處理；系統(tǒng)的工作方式及人機界面，需要顯示的物理量及顯示方式等。 在這一階段應(yīng)明確哪

12、些信號需送給在這一階段應(yīng)明確哪些信號需送給PLC，PLC的輸出需要驅(qū)動的負(fù)載性質(zhì)的輸出需要驅(qū)動的負(fù)載性質(zhì)(模擬量或數(shù)字量，交流或直流，電壓、電流等級等模擬量或數(shù)字量，交流或直流，電壓、電流等級等)。 (2) 系統(tǒng)系統(tǒng)I/O設(shè)備以及控制臺和控制柜的選擇和設(shè)計。輸入設(shè)備的選擇包設(shè)備以及控制臺和控制柜的選擇和設(shè)計。輸入設(shè)備的選擇包括控制按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、位置開關(guān)及計量保護的開關(guān)輸入信號等；輸出設(shè)備括控制按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、位置開關(guān)及計量保護的開關(guān)輸入信號等；輸出設(shè)備的選擇包括繼電器、接觸器、電磁閥、信號燈等的選擇。的選擇包括繼電器、接觸器、電磁閥、信號燈等的選擇。10.1 PLC10.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)

13、計的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟1.9第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.9 (3) 選擇選擇PLC。根據(jù)被控對象對。根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的要求，確定控制系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的要求，確定I/O信信號的點數(shù)及類型，據(jù)此確定號的點數(shù)及類型，據(jù)此確定PLC的類型和配置。對整體式的類型和配置。對整體式PLC，應(yīng)選定基本，應(yīng)選定基本單元和各擴展單元的型號；對模塊式單元和各擴展單元的型號；對模塊式PLC，應(yīng)確定底板的型號，選擇所需模，應(yīng)確定底板的型號，選擇所需模塊的型號及數(shù)量，編程設(shè)備及外圍設(shè)備的型號。塊的型號及數(shù)量，編程設(shè)備及外圍設(shè)備的型號。 (4) 分配

14、分配PLC的的I/O端口端口(I/O通道通道)分配。在進行分配。在進行I/O通道分配時應(yīng)給出通道分配時應(yīng)給出I/O通通道分配表，表中應(yīng)包含道分配表，表中應(yīng)包含I/O編號、設(shè)備代號、名稱及功能，且應(yīng)盡量將相同類編號、設(shè)備代號、名稱及功能，且應(yīng)盡量將相同類型的信號、相同電壓等級的信號排在一起，以便于施工。型的信號、相同電壓等級的信號排在一起，以便于施工。 (5) 繪制外部接線圖。繪制外部接線圖。 (6) 計數(shù)器、定時器及內(nèi)部輔助繼電器的地址分配。對于較大的控制系統(tǒng)計數(shù)器、定時器及內(nèi)部輔助繼電器的地址分配。對于較大的控制系統(tǒng)，為便于軟件設(shè)計。可根據(jù)工藝流程，將所需的計數(shù)器、定時器及內(nèi)部輔助，為便于軟

15、件設(shè)計?？筛鶕?jù)工藝流程，將所需的計數(shù)器、定時器及內(nèi)部輔助繼電器的地址進行相應(yīng)的分配。繼電器的地址進行相應(yīng)的分配。 (7) 編寫應(yīng)用程序。對于簡單的控制系統(tǒng)，特別是簡單的開關(guān)量控制，可編寫應(yīng)用程序。對于簡單的控制系統(tǒng)，特別是簡單的開關(guān)量控制，可采用經(jīng)驗設(shè)計方法繪制梯形圖。對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要根據(jù)總體要求采用經(jīng)驗設(shè)計方法繪制梯形圖。對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要根據(jù)總體要求和系統(tǒng)的具體情況確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)，繪制系統(tǒng)的控制流程圖或功能和系統(tǒng)的具體情況確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)，繪制系統(tǒng)的控制流程圖或功能表圖，用于清楚表明動作的順序和條件，然后設(shè)計出相應(yīng)的梯形圖。系統(tǒng)控表圖，用于清楚表明動作的順序

16、和條件，然后設(shè)計出相應(yīng)的梯形圖。系統(tǒng)控制流程圖或功能表圖要盡可能詳細(xì)、準(zhǔn)確，以方便編程。制流程圖或功能表圖要盡可能詳細(xì)、準(zhǔn)確，以方便編程。 (8) 編輯調(diào)試修改程序。編輯調(diào)試修改程序。10.1 PLC10.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟1.10第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.10 (9) 編寫技術(shù)文件。當(dāng)聯(lián)機調(diào)試通過，并經(jīng)過一段試運行確認(rèn)可正常工作編寫技術(shù)文件。當(dāng)聯(lián)機調(diào)試通過，并經(jīng)過一段試運行確認(rèn)可正常工作后，就可根據(jù)整個設(shè)計過程整理出完整的技術(shù)資料提供給用戶，以利于系統(tǒng)的后，就可根據(jù)整個設(shè)計過程整理出完整的技術(shù)資料提供給用戶，

17、以利于系統(tǒng)的維護和改進。維護和改進。 10) 交付使用。在實際的系統(tǒng)設(shè)計時，程序設(shè)計可以與現(xiàn)場施工同步進行交付使用。在實際的系統(tǒng)設(shè)計時，程序設(shè)計可以與現(xiàn)場施工同步進行，即在硬件設(shè)計完成以后，同時進行程序設(shè)計和現(xiàn)場施工、以縮短施工周期。，即在硬件設(shè)計完成以后，同時進行程序設(shè)計和現(xiàn)場施工、以縮短施工周期。 2. 系統(tǒng)調(diào)試的主要步驟系統(tǒng)調(diào)試的主要步驟系統(tǒng)調(diào)試分為兩個階段，第一階段為模擬調(diào)試，第二階段為聯(lián)機調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試分為兩個階段，第一階段為模擬調(diào)試，第二階段為聯(lián)機調(diào)試。 (1) 模擬調(diào)試程序。先檢查設(shè)計好的程序并糾正語法和拼寫上的錯誤，然模擬調(diào)試程序。先檢查設(shè)計好的程序并糾正語法和拼寫上的錯誤，然

18、后下載到后下載到PLC。在模擬調(diào)試時，實際的輸入元件和輸出負(fù)載一般都不接，通常。在模擬調(diào)試時，實際的輸入元件和輸出負(fù)載一般都不接，通常用輸入開關(guān)來模擬輸入，而輸出可以通過輸出端發(fā)光二極管來判斷。用輸入開關(guān)來模擬輸入，而輸出可以通過輸出端發(fā)光二極管來判斷。模擬調(diào)試要檢驗程序是否符合預(yù)定要求，所以必須考慮各種可能的情況。要對模擬調(diào)試要檢驗程序是否符合預(yù)定要求，所以必須考慮各種可能的情況。要對控制系統(tǒng)的流程圖或功能表圖的所有分支以及各種可能的流程進行測試，發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)的流程圖或功能表圖的所有分支以及各種可能的流程進行測試，發(fā)現(xiàn)問題及時修正控制程序，直至完全符合控制要求。問題及時修正控制程序，直至完全

19、符合控制要求。 (2) 聯(lián)機調(diào)試。當(dāng)控制臺聯(lián)機調(diào)試。當(dāng)控制臺(柜柜)及現(xiàn)場施工完畢，程序模擬調(diào)試完成后，就可及現(xiàn)場施工完畢，程序模擬調(diào)試完成后，就可以進行聯(lián)機調(diào)試，如不滿足要求，須重新檢查程序或接線，及時更正軟硬件方以進行聯(lián)機調(diào)試，如不滿足要求，須重新檢查程序或接線，及時更正軟硬件方面的問題。面的問題。 系統(tǒng)調(diào)試完成以后，為防止程序遭到破壞和丟失，要注意程序的保存和固系統(tǒng)調(diào)試完成以后，為防止程序遭到破壞和丟失，要注意程序的保存和固化?；?。10.1 PLC10.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟1.11第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.

20、1110.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計10.2.1 PLC選型選型 選擇能滿足控制要求的適當(dāng)型號的選擇能滿足控制要求的適當(dāng)型號的PLC是應(yīng)用設(shè)計中至關(guān)重要的一步。目是應(yīng)用設(shè)計中至關(guān)重要的一步。目前，國內(nèi)外前，國內(nèi)外PLC生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC品種已達數(shù)百個，其性能各有特點。所以品種已達數(shù)百個，其性能各有特點。所以，在設(shè)計時，首先要盡可能考慮采用與本單位正在使用的，在設(shè)計時，首先要盡可能考慮采用與本單位正在使用的PLC同系列，以便于同系列，以便于學(xué)習(xí)和掌握；其次是備件的通用性，可減少編程器的投資。由于學(xué)習(xí)和掌握；其次是備件的通用性，可減少編程器的投資

21、。由于PLC品種繁多品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、價格等各有不同，適用場合也各有側(cè)，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、價格等各有不同，適用場合也各有側(cè)重，因此合理選擇重，因此合理選擇PLC，對于提高，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有著重要作用控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有著重要作用。PLC的選擇包括機型、容量、的選擇包括機型、容量、I/O模塊、外圍設(shè)備的選擇等多個方面。模塊、外圍設(shè)備的選擇等多個方面。 1. PLC規(guī)模選擇規(guī)模選擇 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，詳細(xì)列出根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，詳細(xì)列出PLC所有輸入量和輸出量的情況，包括如所有輸入量和輸出量的情況，包括如下內(nèi)容。下內(nèi)容。 (1)

22、 有哪些開關(guān)量輸入信號？電壓分別是多少？盡量選擇有哪些開關(guān)量輸入信號？電壓分別是多少？盡量選擇24V DC或或220V AC。 (2) 有哪些開關(guān)量輸出信號？要求驅(qū)動功率為多少？一般的有哪些開關(guān)量輸出信號？要求驅(qū)動功率為多少？一般的PLC輸出驅(qū)動能輸出驅(qū)動能力為直流負(fù)載約力為直流負(fù)載約2A，交流負(fù)載約，交流負(fù)載約220V。如果容量不夠，可以考慮輸出功率擴展。如果容量不夠，可以考慮輸出功率擴展，如在輸出端接功率放大器、繼電器等。，如在輸出端接功率放大器、繼電器等。1.12第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.12 (3) 有哪些模擬量有哪些模擬量I/O信號？具體參

23、數(shù)如何？信號？具體參數(shù)如何？PLC的模擬量處理能力一般為的模擬量處理能力一般為1V5V、0V10V或或4mA20mA。 在確定了在確定了PLC的控制規(guī)模后，一般還要考慮一定的余量，以適應(yīng)工藝流程的控制規(guī)模后，一般還要考慮一定的余量，以適應(yīng)工藝流程的變動及系統(tǒng)功能的擴充，一般可按的變動及系統(tǒng)功能的擴充，一般可按10%的余量來考慮。另外，要考慮的余量來考慮。另外，要考慮PLC的的結(jié)構(gòu)，如果規(guī)模較大，以選用模塊式的結(jié)構(gòu)，如果規(guī)模較大，以選用模塊式的PLC為好。如果被控對象以開關(guān)量控制為好。如果被控對象以開關(guān)量控制為主，另需少量模擬量控制，就可選用帶有為主，另需少量模擬量控制，就可選用帶有A/D、D/

24、A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送及簡單轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳送及簡單運算功能的小型運算功能的小型PLC，或者再選用模擬量控制模塊。對于控制復(fù)雜，要求更高，或者再選用模擬量控制模塊。對于控制復(fù)雜，要求更高的被控系統(tǒng)，如含有較多的的被控系統(tǒng)，如含有較多的I/O點，對模擬量控制要求也較高，要求實際點，對模擬量控制要求也較高，要求實際PID運運算，閉環(huán)控制等功能，可選用中高檔的算，閉環(huán)控制等功能，可選用中高檔的PLC。 從物理結(jié)構(gòu)來講，從物理結(jié)構(gòu)來講，PLC可分為整體式和模塊式，對于工作過程比較固定，可分為整體式和模塊式，對于工作過程比較固定，環(huán)境條件較好環(huán)境條件較好(維修量較小維修量較小)的場合，可選用整體結(jié)構(gòu)的場合，可選用

25、整體結(jié)構(gòu)PLC，這樣可以降低成本，這樣可以降低成本。其他情況下可選用模塊式。其他情況下可選用模塊式PLC，便于靈活地擴展，便于靈活地擴展I/O點數(shù)，有更多特殊點數(shù)，有更多特殊I/O模模塊可供選擇，維修更換模塊，判斷故障范圍也很方便，缺點是價格稍高。塊可供選擇，維修更換模塊，判斷故障范圍也很方便，缺點是價格稍高。 2. 對時間和其他特殊功能的要求對時間和其他特殊功能的要求 對于開關(guān)量的控制系統(tǒng)，無須考慮對于開關(guān)量的控制系統(tǒng)，無須考慮PLC的響應(yīng)時間。因為現(xiàn)代的小型的響應(yīng)時間。因為現(xiàn)代的小型PLC一般都能滿足要求。對于模擬量控制系統(tǒng)，特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)，就需要一般都能滿足要求。對于模擬量控制系統(tǒng)，

26、特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)，就需要考慮考慮PLC的響應(yīng)時間。由于的響應(yīng)時間。由于PLC采用掃描的工作方式，在最不利的情況下會采用掃描的工作方式，在最不利的情況下會10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.13第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.13引起引起23個掃描時間周期的延遲。為減小個掃描時間周期的延遲。為減小I/O的響應(yīng)延遲時間，可以采用高速的響應(yīng)延遲時間，可以采用高速PLC，或者采用高速響應(yīng)模塊，其響應(yīng)的時間不受，或者采用高速響應(yīng)模塊，其響應(yīng)的時間不受PLC掃描周期的影響，而只掃描周期的影響，而只取決于硬件的延時。取決于硬件的延時

27、。 3. PLC的特殊功能要求的特殊功能要求 控制對象不同會對控制對象不同會對PLC提出不同的控制要求。如用提出不同的控制要求。如用PLC替代繼電器完成設(shè)替代繼電器完成設(shè)備或生產(chǎn)過程控制的上限報警控制、時序控制等，只需備或生產(chǎn)過程控制的上限報警控制、時序控制等，只需PLC的基本邏輯功能的基本邏輯功能即可。對于需要模擬量控制的系統(tǒng)，則應(yīng)選擇配有模擬量即可。對于需要模擬量控制的系統(tǒng)，則應(yīng)選擇配有模擬量I/O模塊的模塊的PLC，PLC內(nèi)部還應(yīng)具有數(shù)字運算功能。對于需要進行數(shù)據(jù)處理以及信息管理的系內(nèi)部還應(yīng)具有數(shù)字運算功能。對于需要進行數(shù)據(jù)處理以及信息管理的系統(tǒng)，統(tǒng)，PLC則應(yīng)具有圖表傳送、數(shù)據(jù)庫生成等

28、功能。對于需要高速脈沖計數(shù)的則應(yīng)具有圖表傳送、數(shù)據(jù)庫生成等功能。對于需要高速脈沖計數(shù)的系統(tǒng)，系統(tǒng)，PLC還應(yīng)具有高數(shù)計數(shù)功能，且應(yīng)了解系統(tǒng)所需的最高計數(shù)頻率。有還應(yīng)具有高數(shù)計數(shù)功能，且應(yīng)了解系統(tǒng)所需的最高計數(shù)頻率。有些系統(tǒng)需要進行遠(yuǎn)程控制，就應(yīng)先配具有遠(yuǎn)程些系統(tǒng)需要進行遠(yuǎn)程控制，就應(yīng)先配具有遠(yuǎn)程I/O控制的控制的PLC。還有一些特殊。還有一些特殊功能，如溫度控制、位置控制、功能，如溫度控制、位置控制、PID控制等。如果選擇合適的控制等。如果選擇合適的PLC及相應(yīng)的智及相應(yīng)的智能控制模塊，將使系統(tǒng)設(shè)計變得非常簡單。能控制模塊，將使系統(tǒng)設(shè)計變得非常簡單。 4. 用戶程序存儲器所需容量的估算用戶程序

29、存儲器所需容量的估算 用戶程序存儲器的容量以地址用戶程序存儲器的容量以地址(或步或步)為單位，每個地址可以存儲一條指令為單位，每個地址可以存儲一條指令。用戶所需程序存儲器的容量在程序編好后可以準(zhǔn)確地計算出來，但在設(shè)計。用戶所需程序存儲器的容量在程序編好后可以準(zhǔn)確地計算出來，但在設(shè)計剛剛開始時往往辦不到，通常需要進行估算。一般粗略的方法如下。剛剛開始時往往辦不到，通常需要進行估算。一般粗略的方法如下。10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.14第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.14 (I/O總數(shù)總數(shù))(1020)指令步數(shù)指令步數(shù)

30、 如果系統(tǒng)中含有模擬量可以按每個模擬量通道相當(dāng)于如果系統(tǒng)中含有模擬量可以按每個模擬量通道相當(dāng)于16個個I/O點來考慮比點來考慮比較復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)適當(dāng)增加存儲器的容量，以免造成麻煩。較復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)適當(dāng)增加存儲器的容量，以免造成麻煩。 5. PLC聯(lián)網(wǎng)通信的考慮聯(lián)網(wǎng)通信的考慮 在需要通信的場合中，應(yīng)選用具有通信聯(lián)網(wǎng)功能的在需要通信的場合中，應(yīng)選用具有通信聯(lián)網(wǎng)功能的PLC。一般。一般PLC都帶有都帶有通信接口通信接口RS-232、RS-422，大中型，大中型PLC具有更強的通信功能，既可以與另一具有更強的通信功能，既可以與另一臺臺PLC或上位計算機相連，組成廠內(nèi)自動控制網(wǎng)絡(luò)，也可與或上位計算機相連

31、，組成廠內(nèi)自動控制網(wǎng)絡(luò)，也可與CRT(顯示器顯示器)或打或打印機相連，在線編程、監(jiān)控、打印分析結(jié)果。印機相連，在線編程、監(jiān)控、打印分析結(jié)果。 系統(tǒng)的控制功能需要由多個系統(tǒng)的控制功能需要由多個PLC完成的時候，組網(wǎng)能力和網(wǎng)絡(luò)通信功能也完成的時候，組網(wǎng)能力和網(wǎng)絡(luò)通信功能也是是CPU選型所要考慮的關(guān)鍵。選型所要考慮的關(guān)鍵。 6. 對系統(tǒng)可靠性的考慮對系統(tǒng)可靠性的考慮 一般來講，一般來講，PLC控制系統(tǒng)的可靠性是很高的，能夠滿足生產(chǎn)要求。對可靠控制系統(tǒng)的可靠性是很高的，能夠滿足生產(chǎn)要求。對可靠性要求極高的系統(tǒng)，則需要考慮冗余控制系統(tǒng)或熱備份系統(tǒng)。性要求極高的系統(tǒng)，則需要考慮冗余控制系統(tǒng)或熱備份系統(tǒng)。

32、7. PLC機型統(tǒng)一的考慮機型統(tǒng)一的考慮 一個企業(yè)內(nèi)部應(yīng)盡可能地做到機型統(tǒng)一，或者盡可能地采用同一生產(chǎn)廠家一個企業(yè)內(nèi)部應(yīng)盡可能地做到機型統(tǒng)一，或者盡可能地采用同一生產(chǎn)廠家的的PLC，因為同一機型便于備用件的采購和管理，模塊可互為備份，可以減少，因為同一機型便于備用件的采購和管理，模塊可互為備份，可以減少備件的數(shù)量。同一廠家備件的數(shù)量。同一廠家PLC功能和編程式方法統(tǒng)一，利于技術(shù)培訓(xùn)，便于用戶功能和編程式方法統(tǒng)一，利于技術(shù)培訓(xùn)，便于用戶程序的開發(fā)和修改，也便于聯(lián)網(wǎng)通信。程序的開發(fā)和修改，也便于聯(lián)網(wǎng)通信。10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.15第第1010章章

33、可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.1510.2.2 PLC容量估算容量估算 PLC容量的選擇包括兩個方面，一是容量的選擇包括兩個方面，一是I/O點數(shù)，二是應(yīng)用程序存儲器容點數(shù)，二是應(yīng)用程序存儲器容量的選擇。量的選擇。 I/O點數(shù)的選擇除了要滿足當(dāng)前控制系統(tǒng)的要求以外，還要考慮到以后點數(shù)的選擇除了要滿足當(dāng)前控制系統(tǒng)的要求以外，還要考慮到以后生產(chǎn)工藝的可能變化及可靠性的要求，可適當(dāng)預(yù)留生產(chǎn)工藝的可能變化及可靠性的要求，可適當(dāng)預(yù)留 10%15%的余量。應(yīng)用的余量。應(yīng)用程序存儲器量的估算與許多因素有關(guān)，例如程序存儲器量的估算與許多因素有關(guān)，例如I/O點數(shù)、運算處理量、控制要求點數(shù)、運

34、算處理量、控制要求、程序結(jié)構(gòu)等。一般用下列公式粗略估算。、程序結(jié)構(gòu)等。一般用下列公式粗略估算。 (1) 只有開關(guān)量控制時，只有開關(guān)量控制時， I/O點所需存儲量點所需存儲量I/O點數(shù)點數(shù)8 (2) 只有模擬量輸入時，只有模擬量輸入時， 模擬量所需存儲器字?jǐn)?shù)模擬量路數(shù)模擬量所需存儲器字?jǐn)?shù)模擬量路數(shù)120 由于程序設(shè)計者水平的差異，即使對一樣的系統(tǒng)，由不同的編程人員設(shè)由于程序設(shè)計者水平的差異，即使對一樣的系統(tǒng)，由不同的編程人員設(shè)計的程序，其長度和執(zhí)行時間也會有很大差異，因此在考慮存儲器容量時應(yīng)計的程序，其長度和執(zhí)行時間也會有很大差異，因此在考慮存儲器容量時應(yīng)當(dāng)固有適當(dāng)余量，初學(xué)者可多留一些，有經(jīng)驗

35、者可少留一些。一般可按計算當(dāng)固有適當(dāng)余量，初學(xué)者可多留一些，有經(jīng)驗者可少留一些。一般可按計算結(jié)果的結(jié)果的25%考慮。需要注意的是，一般小型用戶程序存儲器容量是固定的，考慮。需要注意的是，一般小型用戶程序存儲器容量是固定的，不能隨意擴充和調(diào)整。不能隨意擴充和調(diào)整。 10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.16第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.16 存儲器容量與系統(tǒng)規(guī)模、控制要求、實現(xiàn)方法及編程水平等許多因素有關(guān)存儲器容量與系統(tǒng)規(guī)模、控制要求、實現(xiàn)方法及編程水平等許多因素有關(guān)，其中，其中I/O點數(shù)在很大程度上可以反映點數(shù)在很大程度

36、上可以反映PLC系統(tǒng)對存儲器的要求。因此在工程實系統(tǒng)對存儲器的要求。因此在工程實踐中，存儲器容量一般是通過踐中，存儲器容量一般是通過I/O點數(shù)并根據(jù)統(tǒng)計經(jīng)驗粗略估算的。點數(shù)并根據(jù)統(tǒng)計經(jīng)驗粗略估算的。開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入 總字節(jié)數(shù)總點數(shù)總字節(jié)數(shù)總點數(shù)10。開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出 總字節(jié)數(shù)總點數(shù)總字節(jié)數(shù)總點數(shù)8。模擬量模擬量I/O 總字節(jié)數(shù)通道數(shù)總字節(jié)數(shù)通道數(shù)100。定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器 總字節(jié)數(shù)定時器總字節(jié)數(shù)定時器/計數(shù)器個數(shù)計數(shù)器個數(shù)2。通信接口通信接口 總字節(jié)數(shù)接口數(shù)量總字節(jié)數(shù)接口數(shù)量300。 以上計算的結(jié)果只具有參考價值，在明確存儲器容量時，還應(yīng)對其進行修以上計算的結(jié)果只具有參考價值，

37、在明確存儲器容量時，還應(yīng)對其進行修正。特別是對初學(xué)者來說，應(yīng)該在估算值的基礎(chǔ)上充分考慮余量。正。特別是對初學(xué)者來說，應(yīng)該在估算值的基礎(chǔ)上充分考慮余量。10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.17第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.1710.2.3 I/O模塊的選擇模塊的選擇 I/O模塊的價格占模塊的價格占PLC價格的一半以上，不同的價格的一半以上，不同的I/O模塊，其結(jié)構(gòu)與性能也模塊，其結(jié)構(gòu)與性能也不一樣，它直接影響到不一樣，它直接影響到PLC的應(yīng)用范圍和價格。的應(yīng)用范圍和價格。 1. 開關(guān)量輸入模塊的選擇開關(guān)量輸入模塊的選擇

38、根據(jù)根據(jù)PLC輸入量和輸出量的點數(shù)和性質(zhì)可以確定輸入量和輸出量的點數(shù)和性質(zhì)可以確定I/O模塊的型號和數(shù)量，模塊的型號和數(shù)量，每一模塊的點數(shù)可分為每一模塊的點數(shù)可分為4、8、16、32點和點和64點。按結(jié)構(gòu)可分為共點式、分組式點。按結(jié)構(gòu)可分為共點式、分組式、隔離式。按電壓形式范圍可分為直流、隔離式。按電壓形式范圍可分為直流5V、12V、24V、48V、60V和交流和交流110V、220V。 高密度模塊如高密度模塊如32點、點、64點模塊，平均每點的價格較低，但受工作電壓、工點模塊，平均每點的價格較低，但受工作電壓、工 作電流和環(huán)境溫度的限制，應(yīng)注意同時接通的點數(shù)不能超過該模塊總點數(shù)的作電流和環(huán)境

39、溫度的限制，應(yīng)注意同時接通的點數(shù)不能超過該模塊總點數(shù)的60%。 隔離式模塊平均每點的價格較高，若輸入信號之間不需要隔離，可選共點隔離式模塊平均每點的價格較高，若輸入信號之間不需要隔離，可選共點式或分組式。式或分組式。 輸入模塊的工作電壓盡量與現(xiàn)場輸入設(shè)備輸入模塊的工作電壓盡量與現(xiàn)場輸入設(shè)備(有源設(shè)備有源設(shè)備)一致，可省去轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)一致，可省去轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。對無源輸入信號，則需根據(jù)現(xiàn)場與。對無源輸入信號，則需根據(jù)現(xiàn)場與PLC的距離遠(yuǎn)近來選擇電壓的高低。一的距離遠(yuǎn)近來選擇電壓的高低。一 般般直流電壓如直流電壓如5V、12V、24V屬于低電壓，傳輸距離不宜太長。距離較遠(yuǎn)或環(huán)境屬于低電壓，傳輸距離不宜太長。

40、距離較遠(yuǎn)或環(huán)境 干擾較強時，應(yīng)選用高電壓模塊。在有粉塵、油霧等惡劣環(huán)境下，應(yīng)選用交流干擾較強時，應(yīng)選用高電壓模塊。在有粉塵、油霧等惡劣環(huán)境下，應(yīng)選用交流電模塊。電模塊。 10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.18第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.18 2. 開關(guān)量輸出模塊的選擇開關(guān)量輸出模塊的選擇 開關(guān)量輸出模塊按點數(shù)分為開關(guān)量輸出模塊按點數(shù)分為16、32、64點。按電路結(jié)構(gòu)可分為共點式、點。按電路結(jié)構(gòu)可分為共點式、分組式、隔離式。它們的選擇與輸入模塊有類似的原則。分組式、隔離式。它們的選擇與輸入模塊有類似的原則。 按輸出方

41、式可分為繼電器輸出、雙向可控硅輸出、晶體管輸出模塊。繼電按輸出方式可分為繼電器輸出、雙向可控硅輸出、晶體管輸出模塊。繼電器輸出模塊適用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過載能力強，且有隔離作器輸出模塊適用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過載能力強，且有隔離作用。但動作速度慢，壽命用。但動作速度慢，壽命(動作次數(shù)動作次數(shù))有一定限制，驅(qū)動感性負(fù)載時最大通斷頻有一定限制，驅(qū)動感性負(fù)載時最大通斷頻率不得超過率不得超過1ns，適用于不頻繁動作的交直流負(fù)載。晶體管和雙向可控硅模塊，適用于不頻繁動作的交直流負(fù)載。晶體管和雙向可控硅模塊分別適用于直流和交流負(fù)載，它們可靠性高，反應(yīng)速度快，壽命長，但過載能分別適

42、用于直流和交流負(fù)載，它們可靠性高，反應(yīng)速度快，壽命長，但過載能力稍差。力稍差。 在選用共點式或分組式輸出模塊時，不僅要考慮每點所允許的輸出電流，在選用共點式或分組式輸出模塊時，不僅要考慮每點所允許的輸出電流，還要考慮組或公共端所允許的最大電流，避免同時動作時電流超出范圍而損壞還要考慮組或公共端所允許的最大電流，避免同時動作時電流超出范圍而損壞輸出模塊。輸出模塊。 3. 模擬量模擬量I/O模塊的選擇模塊的選擇 連續(xù)變換的溫度、壓力、位移等非電量最終都要采用相應(yīng)傳感器轉(zhuǎn)化成電連續(xù)變換的溫度、壓力、位移等非電量最終都要采用相應(yīng)傳感器轉(zhuǎn)化成電壓或電流信號，然后送入輸入模塊。輸入模塊有壓或電流信號，然后

43、送入輸入模塊。輸入模塊有2、4或或8個通道，根據(jù)所需進個通道，根據(jù)所需進行選取。按輸入信號的形式來分有電壓型和電流型。一般來講，電流型的行選取。按輸入信號的形式來分有電壓型和電流型。一般來講，電流型的10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.19第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.19抗干擾能力強，但要根據(jù)輸入設(shè)備來確定。另外，輸入模塊信號還有不同的范抗干擾能力強，但要根據(jù)輸入設(shè)備來確定。另外，輸入模塊信號還有不同的范圍，在選擇時應(yīng)加以注意。一般的模塊都具有圍，在選擇時應(yīng)加以注意。一般的模塊都具有l(wèi)2比特以上的分辨率，能夠滿足比特

44、以上的分辨率，能夠滿足普通生產(chǎn)的精度要求。選擇輸入模塊時還要考慮被控系統(tǒng)的實時性。有的模塊普通生產(chǎn)的精度要求。選擇輸入模塊時還要考慮被控系統(tǒng)的實時性。有的模塊轉(zhuǎn)換速度快，有的較慢，因考慮到濾波效果，輸入模塊大多用積分式轉(zhuǎn)換，速轉(zhuǎn)換速度快，有的較慢，因考慮到濾波效果，輸入模塊大多用積分式轉(zhuǎn)換，速度稍慢，在要求實時性較強的場合，可選用專用的高速模塊。輸出模塊的選擇度稍慢，在要求實時性較強的場合，可選用專用的高速模塊。輸出模塊的選擇方法與輸入模塊的選擇方法大致相同。方法與輸入模塊的選擇方法大致相同。 4. 編程器和外圍設(shè)備的選擇編程器和外圍設(shè)備的選擇 對于小型機，一般選用手持型簡易編程器，特點是價格

45、低，移動方便，但對于小型機，一般選用手持型簡易編程器，特點是價格低，移動方便，但功能有限。對于大、中型機，一般采用圖形編程器?，F(xiàn)在個人計算機已比較普功能有限。對于大、中型機，一般采用圖形編程器?，F(xiàn)在個人計算機已比較普及，有些及，有些PLC支持個人計算機編程。支持個人計算機編程。 為防止由于掉電、干擾而破壞應(yīng)用程序，存儲器一般選用為防止由于掉電、干擾而破壞應(yīng)用程序，存儲器一般選用EPROM、EEPROM或或Flash存儲器。存儲器。 5. I/O設(shè)備與設(shè)備與PLC連接時應(yīng)注意的問題連接時應(yīng)注意的問題 在在PLC控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)中，PLC是主要控制設(shè)備，它與控制對象中各種輸入信號是主要控制設(shè)備

46、，它與控制對象中各種輸入信號(如按鈕、繼電器觸點、限位開關(guān)及其他檢測信號等如按鈕、繼電器觸點、限位開關(guān)及其他檢測信號等)和輸出設(shè)備和輸出設(shè)備(繼電器、接繼電器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件觸器、電磁閥等執(zhí)行元件)相連，需設(shè)計連接電路。此外還要考慮設(shè)計各種相連，需設(shè)計連接電路。此外還要考慮設(shè)計各種10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.20第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.20運行方式的電路運行方式的電路(自動、半自動、手動、緊急停止電路等自動、半自動、手動、緊急停止電路等)、電氣主電路以及一、電氣主電路以及一些未納入些未納入PLC

47、范圍的電器控制電路等?？傊纬梢粋€完整的控制系統(tǒng)所需的范圍的電器控制電路等?？傊?，形成一個完整的控制系統(tǒng)所需的PLC以外的電路均需要設(shè)計。這里要著重介紹的只是與以外的電路均需要設(shè)計。這里要著重介紹的只是與PLC連接的有關(guān)問題。連接的有關(guān)問題。 1) PLC的外部輸入電路的外部輸入電路 現(xiàn)場的輸入信號如按鈕開關(guān)、撥動開關(guān)、選擇開關(guān)、限位開關(guān)、行程開現(xiàn)場的輸入信號如按鈕開關(guān)、撥動開關(guān)、選擇開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)和其他一些檢測元件輸出的開關(guān)量或模擬量，通過連接電路進入關(guān)和其他一些檢測元件輸出的開關(guān)量或模擬量，通過連接電路進入PLC。對。對于開關(guān)觸點，當(dāng)為強電電路的觸點時，有些要求于開關(guān)觸點，當(dāng)為

48、強電電路的觸點時，有些要求48V、50mA左右或左右或110V、1520mA左右才能可靠接通，而輸入模塊的輸入電源電壓一般不高，額定左右才能可靠接通，而輸入模塊的輸入電源電壓一般不高，額定電流也是毫安電流也是毫安(mA)級，要注意模擬量輸入信號的數(shù)值范圍應(yīng)與級，要注意模擬量輸入信號的數(shù)值范圍應(yīng)與PLC的模入口的模入口數(shù)值相匹配，否則應(yīng)加變送器或加其他電路解決。數(shù)值相匹配，否則應(yīng)加變送器或加其他電路解決。 2) PLC的外部輸出電路的外部輸出電路 PLC的各輸出點與現(xiàn)場各執(zhí)行元件相連。的各輸出點與現(xiàn)場各執(zhí)行元件相連。PLC的這些執(zhí)行元件有電感性的這些執(zhí)行元件有電感性負(fù)載、電阻性負(fù)載、電燈負(fù)載；有

49、開關(guān)量和模擬量；負(fù)載電源有交流也有直負(fù)載、電阻性負(fù)載、電燈負(fù)載；有開關(guān)量和模擬量；負(fù)載電源有交流也有直流。在進行輸出電路設(shè)計時，以下幾點是需要注意的。流。在進行輸出電路設(shè)計時，以下幾點是需要注意的。 10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.21第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.21 (1) 建議在建議在PLC外部輸出電路的電源供電線路上裝設(shè)電源接觸器，用按鈕外部輸出電路的電源供電線路上裝設(shè)電源接觸器，用按鈕控制其接通控制其接通/斷開，當(dāng)外部負(fù)載需要緊急斷開時，只需按下按鈕就可將電源斷開斷開，當(dāng)外部負(fù)載需要緊急斷開時，只需按下按

50、鈕就可將電源斷開，而與，而與PLC無關(guān)。另外，電源在停電后恢復(fù)，無關(guān)。另外，電源在停電后恢復(fù)，PLC也不會馬上啟動，只有在按也不會馬上啟動，只有在按下啟動按鈕后才會啟動。下啟動按鈕后才會啟動。 (2) 線路中加入熔斷器線路中加入熔斷器(速熔速熔)作短路保護。當(dāng)輸出端的負(fù)載短路時，作短路保護。當(dāng)輸出端的負(fù)載短路時，PLC的輸出元件和印刷電路板將被燒壞，因此應(yīng)在輸出回路中加裝熔斷器?？梢砸坏妮敵鲈陀∷㈦娐钒鍖⒈粺龎?，因此應(yīng)在輸出回路中加裝熔斷器。可以一個線圈回路接一個熔斷器，也可一組線圈回路接一個公共熔斷器。熔絲電流應(yīng)個線圈回路接一個熔斷器，也可一組線圈回路接一個公共熔斷器。熔絲電流應(yīng)適當(dāng)大于

51、負(fù)載電流。適當(dāng)大于負(fù)載電流。 (3) 當(dāng)輸出端接的是感性元件時，應(yīng)注意加裝保護。當(dāng)為直流輸出時，感當(dāng)輸出端接的是感性元件時，應(yīng)注意加裝保護。當(dāng)為直流輸出時，感性元件兩端應(yīng)并接續(xù)流二極管；當(dāng)為交流輸出時，感性元件兩端應(yīng)并接阻容吸性元件兩端應(yīng)并接續(xù)流二極管；當(dāng)為交流輸出時，感性元件兩端應(yīng)并接阻容吸收電路。這樣做是用于抑制由于輸出觸點斷開時電感線圈感應(yīng)出的很高的尖峰收電路。這樣做是用于抑制由于輸出觸點斷開時電感線圈感應(yīng)出的很高的尖峰電壓對輸出觸點的危害及對電壓對輸出觸點的危害及對PLC的干擾。的干擾。 續(xù)流二極管可選額定電流為續(xù)流二極管可選額定電流為1A左右的二極管，其額定電壓應(yīng)為負(fù)載電壓左右的二極

52、管，其額定電壓應(yīng)為負(fù)載電壓3倍以上。阻容吸收電路可選倍以上。阻容吸收電路可選0.5W、100120的電阻和的電阻和0.1pF的電容。的電容。 10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.22第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.22 白熾燈在室溫和工作時的電阻值相差極大，通電瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電白熾燈在室溫和工作時的電阻值相差極大，通電瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，所以額定電流流，所以額定電流2A繼電器輸出電路最多允許帶繼電器輸出電路最多允許帶100W、220V/AC的燈泡負(fù)的燈泡負(fù)載。載。雙向可控硅輸出電路的負(fù)載電流小于雙向可控硅輸出電路

53、的負(fù)載電流小于10mA時，可能出現(xiàn)可控硅工作不正常時，可能出現(xiàn)可控硅工作不正常的現(xiàn)象，這時應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)一只電阻。的現(xiàn)象，這時應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)一只電阻。 (4) 對于一些危險性大的電路，除了在軟件上采取聯(lián)鎖措施外，在對于一些危險性大的電路，除了在軟件上采取聯(lián)鎖措施外，在PLC外外部硬件電路上也應(yīng)采取相應(yīng)的措施。如異步電動機正、反轉(zhuǎn)接觸器的常閉觸部硬件電路上也應(yīng)采取相應(yīng)的措施。如異步電動機正、反轉(zhuǎn)接觸器的常閉觸點應(yīng)在點應(yīng)在PLC外部再組成互鎖電路，以確保安全。過載保護用的熱繼電器也可外部再組成互鎖電路，以確保安全。過載保護用的熱繼電器也可接在接在PLC的外部電路中。的外部電路中。 (5) PL

54、C的模擬量輸出用于控制變速電動機的調(diào)節(jié)裝置、閥門開度的大小的模擬量輸出用于控制變速電動機的調(diào)節(jié)裝置、閥門開度的大小(有的要先通過電有的要先通過電氣轉(zhuǎn)換裝置，再去控制氣動調(diào)節(jié)閥氣轉(zhuǎn)換裝置，再去控制氣動調(diào)節(jié)閥)等。模擬量輸出有電流等。模擬量輸出有電流輸出如輸出如420mA，DC；也有電壓輸出如；也有電壓輸出如010V，DC等。用戶設(shè)計時可自行等。用戶設(shè)計時可自行選擇。選擇。10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.23第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.2310.2.4 分配分配I/O點點 在分配在分配PLC的的I/O點之前，首先要將

55、系統(tǒng)中的各種輸入和輸出點進行分類點之前，首先要將系統(tǒng)中的各種輸入和輸出點進行分類，如了解開關(guān)量輸入總點數(shù)有多少？開關(guān)量輸出總點數(shù)有多少？模擬量輸入通，如了解開關(guān)量輸入總點數(shù)有多少？開關(guān)量輸出總點數(shù)有多少？模擬量輸入通道和輸出通道總數(shù)有多少？特殊功能總數(shù)及類型有多少？系統(tǒng)中各道和輸出通道總數(shù)有多少？特殊功能總數(shù)及類型有多少？系統(tǒng)中各PLC的分布的分布與距離有多遠(yuǎn)？以及對通信能力的要求及通信距離的要求等，同時還要考慮各與距離有多遠(yuǎn)？以及對通信能力的要求及通信距離的要求等，同時還要考慮各 I/O點之間的聯(lián)系。把以上各點考慮清楚后，即可根據(jù)分類統(tǒng)計的參數(shù)和功能點之間的聯(lián)系。把以上各點考慮清楚后，即可根

56、據(jù)分類統(tǒng)計的參數(shù)和功能要求具體確定要求具體確定PLC的硬件配置。的硬件配置。 對于箱體式結(jié)構(gòu)的對于箱體式結(jié)構(gòu)的PLC，可以確定基本單元和擴展單元的型號。對于模塊，可以確定基本單元和擴展單元的型號。對于模塊式結(jié)構(gòu)的式結(jié)構(gòu)的PLC，可以確定基本框架、擴展框架、各種模塊的型號、數(shù)量和在框，可以確定基本框架、擴展框架、各種模塊的型號、數(shù)量和在框架上插裝的位置。還要對各模塊所消耗電流及所供給電源的容量進行核算架上插裝的位置。還要對各模塊所消耗電流及所供給電源的容量進行核算(具具體方法可參看有關(guān)用戶手冊體方法可參看有關(guān)用戶手冊)。 對開關(guān)量輸入點應(yīng)注意選擇電壓等級對開關(guān)量輸入點應(yīng)注意選擇電壓等級(檢測點遠(yuǎn)

57、的電壓宜選高些檢測點遠(yuǎn)的電壓宜選高些)、輸入點、輸入點密度密度(高密度模板有高密度模板有32點、點、64點，集中在一處的輸入信號盡可能集中在一塊或點，集中在一處的輸入信號盡可能集中在一塊或幾塊模板上，但同時接通點數(shù)不宜超過總點數(shù)幾塊模板上，但同時接通點數(shù)不宜超過總點數(shù)70%)、輸入形式、輸入形式(源輸入、匯點源輸入、匯點輸入、邏輯輸入等輸入、邏輯輸入等)、通、通/斷時間、外部端子連接方式等。斷時間、外部端子連接方式等。10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.24第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.24 對開關(guān)量輸出點應(yīng)注意選擇輸

58、出形式對開關(guān)量輸出點應(yīng)注意選擇輸出形式(一般可選繼電器式，開關(guān)頻繁宜選晶一般可選繼電器式，開關(guān)頻繁宜選晶體管或可控硅式體管或可控硅式)、驅(qū)動負(fù)載能力、驅(qū)動負(fù)載能力(注意啟動沖擊電流注意啟動沖擊電流)、輸出點密度、通、輸出點密度、通/斷時間斷時間、外部端子連接方式等。、外部端子連接方式等。 確定硬件配置時對確定硬件配置時對I/O點數(shù)一般應(yīng)留有備用點，留作故障點改用、發(fā)展和調(diào)點數(shù)一般應(yīng)留有備用點，留作故障點改用、發(fā)展和調(diào)試時使用。試時使用。 表表10-1是按照對象進行是按照對象進行I/O點地址分配表，表點地址分配表，表10-2則是按照元器件的種類進則是按照元器件的種類進行行I/O點地址分配表。點地

59、址分配表。10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.25第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.25表表10-1 按照對象進行按照對象進行I/O點地址分配表點地址分配表輸輸 入入輸輸 出出I0.0啟動按鈕啟動按鈕Q0.0電磁閥電磁閥1I0.1停止按鈕停止按鈕Q0.1電磁閥電磁閥2I0.2曝氣罐低液位曝氣罐低液位Q0.2電磁閥電磁閥3I0.3曝氣罐高液位曝氣罐高液位Q0.3供水泵供水泵I0.4純水箱低液位純水箱低液位Q0.4曝氣罐報警曝氣罐報警I0.5純水箱高液位純水箱高液位Q0.5純水箱報警純水箱報警I0.6報警復(fù)位按鈕報警復(fù)位按鈕1

60、0.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.26第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.26表表10-2 按照元器件的種類進行按照元器件的種類進行I/O點地址分配表點地址分配表名名 稱稱地地 址址名名 稱稱地地 址址輸輸入入磁柵輸入磁柵輸入1I0.0輸輸出出上行上行Q0.0磁柵輸入磁柵輸入2I0.1下行下行Q0.1上限位上限位I0.2插銷下插銷下Q0.2下限位下限位I0.3插銷起插銷起Q0.3左限位左限位I0.4操作臺左旋轉(zhuǎn)操作臺左旋轉(zhuǎn)Q0.5右限位右限位I0.5操作臺右旋轉(zhuǎn)操作臺右旋轉(zhuǎn)Q0.6前限位前限位I0.6操作臺上升操作臺上升Q0

61、.7后限位后限位I1.0操作臺下降操作臺下降Q1.0過載反饋過載反饋I1.1閥門閥門Q2.1操作臺上翻操作臺上翻I1.2左行左行Q2.210.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.27第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.27名名 稱稱地地 址址名名 稱稱地地 址址操作臺下翻操作臺下翻I1.3右行右行Q2.3上翻限位上翻限位I1.4前進前進Q2.4下翻限位下翻限位I2.1后退后退Q2.5操作臺位限操作臺位限I2.2前進減速前進減速Q(mào)2.6油泵開油泵開I2.3后退減速后退減速Q(mào)3.1油泵停油泵停I2.4主機主機Q3.2油泵過流油泵過流I

62、2.5紅外線紅外線Q3.3油泵油泵Q3.4輸入輸入輸出輸出10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.28第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.2810.2.5 安全回路設(shè)計安全回路設(shè)計 安全回路起保護人身安全和設(shè)備安全的作用，安全回路應(yīng)能獨立于安全回路起保護人身安全和設(shè)備安全的作用，安全回路應(yīng)能獨立于PLC工工作，并采用非半導(dǎo)體的機電元件以硬接線方式構(gòu)成。作，并采用非半導(dǎo)體的機電元件以硬接線方式構(gòu)成。 1. 安全回路設(shè)計的原則安全回路設(shè)計的原則 設(shè)計對人身安全至關(guān)重要的安全回路，在很多國家和國際組織發(fā)表的技術(shù)設(shè)計對人身安全至關(guān)重要的

63、安全回路，在很多國家和國際組織發(fā)表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中均有明確的規(guī)定。例如美國國家電氣制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)中均有明確的規(guī)定。例如美國國家電氣制造商協(xié)會(NEMA)的的ICS3304可可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)中對確保操作人員人身安全的推薦意見為：應(yīng)考慮使用獨立于編程控制器標(biāo)準(zhǔn)中對確保操作人員人身安全的推薦意見為：應(yīng)考慮使用獨立于可編程控制器的緊急停機功能。在操作人員易受機器影響的地方，例如在裝卸可編程控制器的緊急停機功能。在操作人員易受機器影響的地方，例如在裝卸機器工具時，或者機器自動轉(zhuǎn)動的地方，應(yīng)考慮使用一個機電式過載器或其他機器工具時，或者機器自動轉(zhuǎn)動的地方，應(yīng)考慮使用一個機電式過載器或其他獨立于可編程控制器的冗

64、余工具，用于啟動和中止轉(zhuǎn)動，確保系統(tǒng)安全的硬接獨立于可編程控制器的冗余工具，用于啟動和中止轉(zhuǎn)動，確保系統(tǒng)安全的硬接線邏輯回路，在以下幾種情況下將發(fā)揮安全保護作用。線邏輯回路，在以下幾種情況下將發(fā)揮安全保護作用。 (1) PLC或機電元件檢測到設(shè)備發(fā)生緊急異常狀態(tài)時。或機電元件檢測到設(shè)備發(fā)生緊急異常狀態(tài)時。 (2) PLC失控時。失控時。 (3) 操作人員需要緊急干預(yù)時。操作人員需要緊急干預(yù)時。 安全回路的典型設(shè)計，是將每個執(zhí)行器均連接到一特別緊急停止安全回路的典型設(shè)計，是將每個執(zhí)行器均連接到一特別緊急停止(Estop)區(qū)，構(gòu)成矩陣結(jié)構(gòu)，該矩陣即為設(shè)計硬件安全電路的基礎(chǔ)。區(qū)，構(gòu)成矩陣結(jié)構(gòu)，該矩陣

65、即為設(shè)計硬件安全電路的基礎(chǔ)。10.2 PLC10.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.29第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.292. 安全回路設(shè)計的任務(wù)安全回路設(shè)計的任務(wù)(1) 確定控制回路之間邏輯和操作上的互鎖關(guān)系。確定控制回路之間邏輯和操作上的互鎖關(guān)系。(2) 設(shè)計硬回路以提供對過程中重要設(shè)備的手動安全性干預(yù)手段。設(shè)計硬回路以提供對過程中重要設(shè)備的手動安全性干預(yù)手段。(3) 確定其他與安全和完善運行有關(guān)的要求。確定其他與安全和完善運行有關(guān)的要求。(4) 為為PLC定義故障形式和重新啟動特性。定義故障形式和重新啟動特性。10.2 PLC10.

66、2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.30第第1010章章 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1.3010.2.6 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 PLC的可靠性設(shè)計問題主要涉及到以下幾方面。的可靠性設(shè)計問題主要涉及到以下幾方面。 1. 系統(tǒng)供電設(shè)計系統(tǒng)供電設(shè)計 系統(tǒng)供電電源設(shè)計是指可編程控制器系統(tǒng)供電電源設(shè)計是指可編程控制器CPU工作所需電源系統(tǒng)的設(shè)計。它包工作所需電源系統(tǒng)的設(shè)計。它包括供電系統(tǒng)的一般性保護措施、括供電系統(tǒng)的一般性保護措施、PLC電源模塊的選擇和典型供電電源系統(tǒng)的設(shè)電源模塊的選擇和典型供電電源系統(tǒng)的設(shè)計、各模板工作電源及控制系統(tǒng)完整的供電系統(tǒng)設(shè)計。計、各模板工作電源及控制系統(tǒng)完整的供電系統(tǒng)設(shè)計。1) 供電系統(tǒng)的保護措施圖供電系統(tǒng)的保護措施圖10.2 隔離變壓器的連接隔離變壓器的連接 PLC一般都使用工頻電壓一般都使用工頻電壓(220V，50Hz)。電網(wǎng)電壓和頻率的波動將直接。電網(wǎng)電壓和頻率的波動將直接影響實時控制系統(tǒng)的精度和可靠性。有時電網(wǎng)的沖擊和瞬間變化會給系統(tǒng)帶來影響實時控制系統(tǒng)的精度和可靠性。有時電網(wǎng)的沖擊和瞬間變化會給系統(tǒng)帶來干擾甚至毀滅性的破