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1、第10章PLC控制系统设计10.1PLC控制系统设计概要10.1.1PLC控制系统设计的基本原则（11）最大限度地满足被控对象的控制要求；最大限度地满足被控对象的控制要求；（22）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、实用，维修方便；简单、经济、实用，维修方便；（33）保证控制系统的安全、可靠；）保证控制系统的安全、可靠；（44）考虑到生产发展和工艺的改进，在选择）考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLCPLC容容量时，应适当留有余量。量时，应适当留有余量。10.1.2PLC控制系统设计的基本内容（11）选择用户输入设备、输出设备以及由输出设
2、选择用户输入设备、输出设备以及由输出设备驱动的控制对象；备驱动的控制对象；（22）PLCPLC的选择；的选择；（33）分配）分配IOIO点，绘制电气连接接口图，考虑必要点，绘制电气连接接口图，考虑必要的安全保护措施；的安全保护措施；（44）设计控制程序；）设计控制程序；（55）必要时还需设计控制台（柜）；）必要时还需设计控制台（柜）；（66）编制系统的技术文件，包括说明书、电气图）编制系统的技术文件，包括说明书、电气图及电气元件明细表等。及电气元件明细表等。10.1.3PLC控制系统设计的一般步骤PLC的接口电路PLC的输入接口电路11）PLCPLC与按钮、开关等输入元件的接口电路与按钮、开关
3、等输入元件的接口电路22）PLCPLC与拨码开关的接口电路与拨码开关的接口电路33）PLCPLC与旋转编码器的接口电路与旋转编码器的接口电路44）PLCPLC与传感器元件的接口电路与传感器元件的接口电路PLC的输出接口电路11）输出接口电路输出接口电路PLCPLC是输出方式有三种：是输出方式有三种：（11）继电器输出：可接交流或直流负载）继电器输出：可接交流或直流负载（22）晶体管输出：可接直流负载）晶体管输出：可接直流负载（33）可控硅输出：可接交流负载）可控硅输出：可接交流负载22）输出负载的抗干扰措施输出负载的抗干扰措施直流感性负载：两端并联二极管直流感性负载：两端并联二极管交流感性负载
4、：两端并联阻容吸收电路交流感性负载：两端并联阻容吸收电路PLC的电源电路交流电源可直接与电网相连。交流电源可直接与电网相连。输入设备、输出负载的直流电源等，最好分别输入设备、输出负载的直流电源等，最好分别采用独立的直流供电电源。采用独立的直流供电电源。PLC控制系统设计及应用举例1三相异步电动机正反转控制2三相异步电动机Y-降压起动控制实验二PLC交通信号灯控制可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护1)PLC系统的安装FX系列可编程控制器的安装方法有底板安装和DIN导轨安装两种方法。(1)底板安装。利用可编程控制器机体外壳四个角上的安装孔，用规格为M4的螺钉将控制单元、扩展单元、AD转换单
5、元、DA转换单元及IO链接单元固定在底板上。(2)DIN导轨安装。利用可编程控制器底板上的DIN导轨安装杆将控制单元、扩展单元、AD转换单元、DA转换单元及IO链接单元安装在DIN导轨上。安装时安装单元与安装导轨槽对齐向下推压即可。将该单元从DIN导轨上拆下时，需用一字形的螺丝刀向下轻拉安装杆。2)PLC系统的接线PLC系统的接线主要包括电源接线、接地、IO接线及扩展单元接线等。(1)电源接线FX系列PLC使用DC24V、AC100120V或200240V的工业电源。FX系列PLC的外接电源端位于输出端子板左上角的两个接线端。使用直径为2mm的双绞线作为电源线。过强的噪声及电源电压波动过大都可
6、能使FX系列可编程控制器的CPU工作异常，以致引起整个控制系统瘫痪。为避免由此引起的事故发生，在电源接线时，需采取隔离变压器等有效措施，且用于FX系列可编程控制器、IO设备及电动设备的电源接线应分开连接。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护另外，在进行电源接线时还要注意以下几点。FX系列PLC必须在所有外部设备通电后才能开始工作。为保证这一点，可采取下面的措施:所有外部设备都上电后再将方式选择开关由“STOP”方式设置为“RUN”方式；将FX系列PLC编程设置为在外部设备未上电前不进行输入、输出操作。当控制单元与其他单元相接时，各单元的电源线连接应能同时接通和断开。当电源瞬间掉电时间小于
7、10ms时，不影响PLC的正常工作。为避免因失常而引起的系统瘫痪或发生无法补救的重大事故，应增加紧急停车电路。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护当需要控制两个相反的动作时，应在PLC和控制设备之间加互锁电路。(2)接地良好的接地是保证PLC正常工作的必要条件。在接地时要注意以下几点。PLC的接地线应为专用接地线，其直径应在2mm以上。接地电阻应小于100。PLC的接地线不能和其他设备共用，更不能将其接到一个建筑物的大型金属结构上。PLC的各单元的接地线相连。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护(3)控制单元输入端子接线FX系列的控制单元输入端子板为两头带螺钉的可拆卸板，外部开关设
8、备与PLC之间的输入信号均通过输入端子进行连接。在进行输入端子接线时，应注意以下几点。输入线尽可能远离输出线、高压线及电机等干扰源。不能将输入设备连接到带“”端子(空端子)上。交流型PLC的内藏式直流电源输出可用于输入；直流型PLC的直流电源输出功率不够时，可使用外接电源。切勿将外接电源加到交流型PLC的内藏式直流电源的输出端子上。切勿将用于输入的电源并联在一起，更不可将这些电源并联到其他电源上。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护(4)控制单元输出端子接线FX系列控制单元输出端子板为两头带螺钉的可拆卸板，PLC与输出设备之间的输出信号均通过输出端子进行连接。在进行输出端子接线时，应注意
9、以下几点。输出线尽可能远离高压线和动力线等干扰源。不能将输出设备连接到带“”端子上。各“COM”端均为独立的，故各输出端既可独立输出，又可采用公共并接输出。当各负载使用不同电压时，采用独立输出方式；而各个负载使用相同电压时，可采用公共并接输出方式。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护当多个负载连到同一电源上时，应用短路片将它们的“COM”端短接起来。若输出端接感性负载时，需根据负载的不同情况接入相应的保护电路。在交流感性负载两端并接RC串联电路；在直流感性负载两端并接二极管保护电路；在带低电流负载的输出端并接一个泄放电阻以避免漏电流的干扰。在PLC内部输出电路中没有熔丝，为防止因负载短路
10、而造成输出短路，应在外部输出电路中安装熔断器或设计紧急停车电路。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护(5)扩展单元接线若一台PLC的输入、输出点数不够时，还可将FX系列的基本单元与其他扩展单元连接起来使用。具体配置视不同的机型而定，当要进行扩展配置时，请参阅有关的用户手册。(6)FX系列可编程控制器的AD、DA转换单元接线AD、DA转换单元的接线方法在有关章节已叙述，下面是连接时的注意事项。AD模块：l为防止输入信号上有电磁感应和噪声干扰，应使用两双绞线式屏蔽电缆。l建议将屏蔽电缆接到框架接地端(FG)。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护l若需输出端短接时，应直接在端子板上短接，
11、不要拉出引线短接。l应使主回路接线远离高压线。l应确保使用同一组电源线对控制单元和AD单元进行供电。DA模块：l为防止输出信号上有电磁感应和噪声干扰，应使用两双绞线式屏蔽电缆。l建议将屏蔽电缆接到负载设备的接地端。l在同一通道上的电压输出和电流输出不能同时使用。没有使用的输出端子应开路。l应使主回路接线远离高压线。l应确保使用同一组电源线对控制单元和DA单元进行供电。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护1.维护检查可编程控制器的主要构成元器件是以半导体器件为主体，考虑到环境的影响，随着使用时间的增长，元器件总是要老化的。因此定期检修与做好日常维护是非常必要的。要有一支具有一定技术水平、熟
12、悉设备情况、掌握设备工作原理的检修队伍，做好对设备的日常维修。对检修工作要制定一个制度，按期执行，保证设备运行状况最优。每台PLC都有确定的检修时间，一般以每6个月1年检修一次为宜。当外部环境条件较差时，可以根据情况把检修间隔缩短。定期检修的内容见表12.1。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护表可编程控制器定期检修内容表序号检修项目检修内容判断标准1供电电源在电源端子处测量电压波动范围是否在标准范围内05535%85%RH，不结露不积尘2外部环境环境温度环境湿度积尘情况05535%85%RH，不结露不积尘3输入输出用电源在输入输出端子处测电压变化是否在标准范围内以各输入输出规格为准4安
13、装状态各单元是否可靠固定电缆的连接器是否完全插紧外部配线的螺钉是否松动无松动无松动无异常5寿命元件电池、继电器、存储器以各元件规格为准可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护2.故障排除对于具体的PLC的故障检查可能有一定的特殊性。有关FX系列的PLC故障检查和处理方法见表12.2。应该说PLC是一种可靠性、稳定性极高的控制器。只要按照其技术规范安装和使用，出现故障的概率极低。但是，一旦出现了故障，一定要按上述步骤进行检查、处理。特别是检查由于外部设备故障造成的损坏。一定要查清故障原因，待故障排除以后再试运行。可编程控制器的安装和接线PLC的安装与维护可编程控制器的维护和检修表FX系列PLC
14、故障处理问题故障原因解决方法输出不工作输出的电气浪涌使被控设备损坏当接到感性负载时，需要接入抑制电路程序错误修改程序接线松动或不正确检查接线，如果不正确，要改正输出过载检查输出的负载输出被强制检查CPU是否有被强制的IOPLC的安装与维护表2FX系列PLC故障处理（续）问题故障原因解决方法CPU-E(系统故障)灯亮用户程序错误对于编程错误，检查FOR、NEXT、JMP、比较指令的用法。电气干扰对于电气干扰检查接线。控制盘良好接地和高电压与低电压不要并行引线是很重要的；把DC24V传感器电源的M端子接地元器件损坏查出原因后，更换元器件电源损坏电源线引入过电压把电源分析器连接到系统，检查过电压尖峰
15、的幅值和持续时间，根据检查的结果给系统配置抑制设备可编程控制器的维护和检修PLC的安装与维护表2FX系列PLC故障处理（续）问题故障原因解决方法电子干扰问题不合适的接地在控制柜内交叉配线对快速信号配置输入滤波器纠正不正确的接地系统纠正控制盘不良接地和高电压和低电压不合理的布线。把DC24V传感器电源的M端子接地增加系统数据存储器中的输入滤波器的延迟时间当连接一个外部设备时通信网络损坏。(计算机接口、PLC的接口或PCPPI电缆损坏)如果所有的非隔离设备(例如PLC、计算机和其他设备)连到一个网络，而该网络没有一个共同的参考点，通信电缆提供了一个不期望的电流可以造成通信错误或损坏电路检查通信网络更换隔离型PCPPE电缆当连接没有共同电气参考点的机器时，使用隔离型RS-485RS-485中继器可编程控制器的维护和检修PLC的安装与维护表2FX系列PLC故障处理（续）问题故障原因解决方法通信问题检查网络通信信息后处理错误处理检查错误代码信息后处理可编程控制器的维护和检修PLC的安装与维护
