可編程控制器課程PLC控制系統(tǒng)設計

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可編程控制器,1,,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,2,一、控制系統(tǒng)形式的確定,1、單機控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,3,2、集中控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,4,一、控制系統(tǒng)形式的確定,3、分散型控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,5,一、控制系統(tǒng)形式的確定,4、遠程I/O控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,6,一、控制系統(tǒng)形式的確定,5、就地（LOCAL）控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,7,(1)最大限度地滿足被控對象的控制要求。設計前，應深入現(xiàn)場進行調查研究，搜集資料，并與機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電器控制方案，協(xié)同解決設計中出現(xiàn)的各種問題。 (2)在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經濟，使用及維修方便。 (3)保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 (4)考慮到生產的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應適當留有裕量。,二、PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,8,(1)選擇用戶輸入設備(按鈕、操作開關、限位開關、傳感器等)、輸出設備(繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設備驅動的控制對象(電動機、電磁閥等)。 (2)PLC的選擇。選擇PLC，應包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 (3)分配I/O點，繪制I/O連接圖。 (4)設計控制程序。 (5)必要時還需設計控制臺(柜)。 (6)編制控制系統(tǒng)的技術文件。,三、PLC控制系統(tǒng)設計的基本內容,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,9,(1)根據生產的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動作(動作順序、動作條件、必需的保護和聯(lián)鎖等)，操作方式(手動、自動，連續(xù)、單周期、單步等)。 (2)根據控制要求確定所需的用戶輸入/輸出設備。據此確定PLC的I/O點數。 (3)選擇PLC。 (4)分配PLC的I/O點，設計I/O連接圖[這一步也可以結合第(2)步進行]。 (5)進行PLC程序設計，同時可進行控制臺(柜)的設計和現(xiàn)場施工。,四、PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,10,四、PLC控制系統(tǒng)設計的 一般步驟,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,11,PLC程序設計的步驟是： ①對于較復雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。 ②設計梯形圖。 ③根據梯形圖編制程序清單。 ④用編程器將程序鍵入到PLC的用戶存貯器中，并檢查鍵入的程序是否正確。 ⑤對程序進行調試和修改，直到滿足要求為止。 ⑥待控制臺(柜)及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調試。如不滿足要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。 ⑦編制技術文件。 ⑧交付使用。,四、PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,12,1、結構合理 2、功能相當 3、機型統(tǒng)一 4、是否在線編程,一、機型的選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,13,(1)確定I/O點數 (2)離散輸入/輸出 (3)模擬輸入輸出 (4)特殊功能輸入/輸出 (5)智能式輸入/輸出,二、輸入/輸出的選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,14,(1)確定電源的輸入電壓。 (2)將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加，計算出I/O模塊所需的總背板電流值。 (3)I/O模塊所需的總背板電流值再加上： ①框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值。 ②當框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地I/O適配器模塊時，加上其最大電流值。 (4)如果框架中留有空槽用作將來擴展時： ①列出將來要擴展的I/O模塊所需的背板電流。 ②將所有擴展的I/O模塊的總背板電流值與步驟(3)中計算得出的總背板電流值相加。 (5)確定在框架中是否有用于電源的空槽，或者將電源裝到框架的外面。 (6)根據確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源。,三、電源的選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,15,存貯器容量的選擇一般有兩種方法： (1)根據編程實際使用的節(jié)點數計算 這種方法可精確地計算出存貯器實際使用容量，缺點是要編完程序之后才能計算。 (2)估算法 用戶可根據控制規(guī)模和應用目的，按下面給出的公式進行估算。 代替繼電器 M=Km[(10×DI)+(5×DO)] 模擬量控制 M=Km[(10×DI)+(5×DO)+(100×AI)] 多路采樣控制M=Km|[(10×DI)+(5×Do)+(100× AI)]+[1+采樣點×0．25]|,四、存貯器類型及容量的選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,16,一般地，一個系統(tǒng)的軟件總是對應于處理控制器具備的控制硬件的。但是，也有應用系統(tǒng)需要控制硬件部件以外的軟件功能。例如，一應用系統(tǒng)可能包括需要復雜數學計算和數據處理操作的特殊控制或數據采集功能。指令集的選擇將決定實現(xiàn)軟件任務的難易程度?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣崿F(xiàn)控制程序所需的時間和程序執(zhí)行時間。,五、軟件選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,17,1、編程手段 (1)攜帶式簡易編程器。 (2)CRT編程器。 (3)IBM-PC及其兼容機編程軟件包。 2、程序文本處理 (1)簡單程序文本處理，包括打印梯形邏輯圖、參量狀態(tài)和位置。 (2)程序標注，包括接點和線圈的賦值名、網絡注釋等，這對用戶或軟件工程師閱讀和調試程序是非常有用的。 (3)圖形和文本的處理。 3、程序貯存方式 4、通信軟件包,六、支撐技術條件的考慮,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,18,1、可編程控制器的環(huán)境適應性 溫度： 工作溫度O～55Z℃，最高為60℃ 保存溫度-40～+85℃ 濕度： 相對濕度5％～95％(無凝結霜) 振動和沖擊：滿足國際電工委員會標準 電源： 200V(AC)， 允許變化范圍 -15％～+15％， 頻率47～53 Hz 瞬間停電保持10 ms 環(huán)境： 周圍空氣不能混有可燃性、 爆炸性和腐蝕性氣體,一、環(huán)境技術條件設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,19,2、環(huán)境條件對可編程控制器的影響 (1) 溫度的影響 (2) 濕度的影響 (3) 振動和沖擊的影響 (4) 周圍空氣的影響,一、環(huán)境技術條件設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,20,3、改善環(huán)境設計 (1)高溫對策 ①盤、柜內設置風扇或冷風機，經過濾網把自然風引入盤、柜內。 ②把控制系統(tǒng)置于有空調的控制室內，不能直接放在日光下。 ③控制器的安裝都應考慮通風，控制器的上下都要留有100 mm的距離，I/O模塊配線時要使用導線槽，以免妨礙通風。 ④安裝時要把發(fā)熱體(如電阻器或電磁接觸器等)遠離控制器，或者把控制器安裝在發(fā)熱體的下面。,一、環(huán)境技術條件設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,21,3、改善環(huán)境設計 (2)低溫對策 ①盤、柜內設置加熱器，冬季時這種加熱器特別有效，可使盤、柜內溫度保持在0℃以上或在10℃左右。 ②停運時，不切斷控制器和I/O模塊電源，靠其本身的發(fā)熱量使周圍溫度升高，特別是夜間低溫時，這種措施是有效的。 ③在溫度急驟變化的場合，不要打開盤、柜的門，以防冷空氣進人。,一、環(huán)境技術條件設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,22,3、改善環(huán)境設計 (3)濕度不宜對策 ①盤、柜設計成密封型，并放人吸濕劑。 ②把外部干燥的空氣引入盤、柜內。 ③印制板上再覆蓋一層保護層，如噴松香水等。 ④在濕度低、干燥的場合進行檢修時，人體應盡量不接觸模塊，以防感應電損壞器件。,一、環(huán)境技術條件設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,23,3、改善環(huán)境設計 (4)防振和防沖擊措施 在有振動和沖擊時，應弄清振動源是什么，以便采取相應的防振措施。 ①如果振動源來自盤、柜之外，可對相應的盤、柜采用防振橡皮，以達到減振目的。同時亦可把盤柜設置在遠離振源的地方，或者使盤柜與振源共振。 ②如果振動來自盤、柜內，則要把產生振動和沖擊的設備從盤、柜內移走，或單獨設置盤、柜。 ③強固控制器或I/O模塊印制板、連接器等可能產生松動的部分或器件，連接線亦要固定緊。,一、環(huán)境技術條件設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,24,3、改善環(huán)境設計 (5)防周圍環(huán)境空氣不清潔的措施 如果周圍環(huán)境空氣不清潔，可采取下面相應措施： ①盤、柜采用密封型結構。 ②盤、柜內打人高壓清潔空氣，使外界不清潔空氣不能進入盤柜內部。 ③印制板表面涂一層保護層，如松香水等。,一、環(huán)境技術條件設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,25,1、環(huán)境條件富余 2、控制器的并列運行 3、雙機雙工熱后備控制系統(tǒng) 4、與繼電器控制盤并用 5、手動運行,二、控制系統(tǒng)的冗余設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,26,供電系統(tǒng)的設計直接影響控制系統(tǒng)的可靠性，因此在設計供電系統(tǒng)時應考慮下列因素： (1)輸入電源電壓允許在一定的范圍內變化。 (2)當輸入交流電斷電時，應不破壞控制器程序和數據。 (3)在控制系統(tǒng)不允許斷電的場合，要考慮供電電源的冗余。 (4)當外部設備電源斷電時，應不影響控制器的供電。 (5)要考慮電源系統(tǒng)的抗干擾措施。,三、控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,27,1、使用隔離變壓器的供電系統(tǒng) 2、使用UPS供電系統(tǒng) 3、雙路供電系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,28,1、使用隔離變壓器 2、使用濾波器 3、分離供電系統(tǒng),一、抗電源干擾措施,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,29,接地應注意： (1)接地電阻小于100Q。 (2)接地線應盡量粗，一般用大于2 mm2的線接地。 (3)接地點應盡量靠近控制器，接地點與控制器之間的距離不大于50 m。 (4)接地線應盡量避開強電回路和主回路的電線，不能避開時，應垂直相交，應盡量縮短平行走線長度。,二、控制系統(tǒng)接地設計,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,30,三、抗I/O信號干擾的措施 1、從抗干擾角度選擇I/O模塊 2、防輸入信號干擾的措施 3、防輸出信號干擾的措施 四、防外部配線干擾的措施 五、軟件設計的抗干擾措施,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,31,一、根據工藝過程分析控制要求 二、確定所需的用戶輸入/輸出設備 及I/O點數 三、選擇PLC 四、I/O模塊的選擇和I/O點的編號分配 五、程序設計 六、程序的調試,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,32,11月9日下午2:00-4:00交實驗報告；,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,33,一、11月11日上午7:50以班級為單位拷貝PPT、項目報告電子版和項目工程，左側裝訂；同時交項目報告打印版； 1、項目難度4分，項目答辯12分，項目報告4分； 2、每人一個文件夾：班級-學號-姓名-項目名稱； 3、文件夾包含PPT、報告和項目工程； 4、項目報告文件名格式：班級-學號-姓名-項目名稱； 20100411-2010041101-XXX-汽車自動清洗指示系統(tǒng)； 5、梯形圖采用截屏方式； 6、示意圖、時序圖和PLC接線圖必須用visio畫圖； 二、每人答辯2-3分鐘； 三、可到實驗室調試，固定實驗臺，答辯時現(xiàn)場演示；,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,34,411（33人）：8:00-9:00 412（19人）：8:00-9:00 413（25人）：9:00-10:00 414（13人）：9:00-10:00 421（3人）：9:00-10:00 422（8人）：9:00-10:00 423（17人）：10:00-11:00,第12講 PLC控制系統(tǒng)設計,431（18人）：10:00-11:00 432（3人）：10:00-11:00 433（16人）：10:00-11:00 434（18人）：11:00-12:00 441（10人）：11:00-12:00 451（9人）：11:00-12:00,35,