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1、设计步骤, 牛牛文库文档分享,1.单机控制系统 单机控制系统是最常见的系统构成形式，由一台PLC控制一个对象。,该形式系统构成简单，PLC作为底层控制器，上位机作为监控机。一般用于控制简单的受控对象。通常采用中、小型PLC。,二、PLC控制系统的构成形式, 牛牛文库文档分享,2.集中控制系统,该形式系统构成简单，相对成本低。一般用于各受控对象位置比较集中且相互之间有一定联系的场合。通常采用中、大型PLC。, 牛牛文库文档分享,3.分散式控制系统,该形式系统安全性较高，便于维护。多用于大型生产装置或多条流水线的控制。, 牛牛文库文档分享,4.远程控制系统,该形式系统配有远程控制站，适用于受控对象
2、远离主控室的场合。, 牛牛文库文档分享,5.冗余控制系统,主要用于可靠性要求较高的场合。, 牛牛文库文档分享,1. 功能选择 开关量控制 模拟量控制 数据处理功能（注意浮点数处理功能） 特殊I/O控制 诊断功能 通信功能 其它高级功能,三、PLC选型, 牛牛文库文档分享,2. 确定I/O点数 根据I/O点数的多少选择相应的机型，小型机、中型机、大型机等。 各种输入/输出点应分别统计。一般按DI、DO、AI、AO、特殊I/O点、其它点等分别统计。在此基础上，还应留有一定的余量。 3. 各类模块的选择 开关量模块： 输入模块：注意交流/直流信号、信号电压等级、外部/内部供电等。 输出模块：注意交流
3、/直流负载、输出电压等级、负载电流、动作频率等，可选择继电器、晶体管式或可控硅式输出。, 牛牛文库文档分享,模拟量模块： A/D模块：应注意输入信号类型，如电流信号、 电压信号、信号范围及标度变换等。 D/A模块：应注意的内容同A/D模块。 其它模块的选择 通信模块：注意接口类型、通信速率等。 功能模块：PID控制模块、转速控制模块、 位置控制模块等。, 牛牛文库文档分享,4.其它方面的考虑 编程语言：梯形图、SFC等 编程软件：灵活、方便性及费用 各种工控软件的支持情况：需配上位监控系统时应重点考虑。, 牛牛文库文档分享,第2节 硬件系统设计一、硬件设计主要文件,1、系统硬件配置图 反映系统
4、整体构成及连接关系等。 2、系统硬件一览表 系统各硬件名称、型号、数量等。 3、 I/O地址分配表 各I/O点的地址分配。 4、 I/O硬件接线图 各I/O模块接线。, 牛牛文库文档分享,系统配置图示例：系统组成图,PC_1,综合实验装置1,综合实验装置2,综合实验装置3,综合实验装置4,S7-300 _1,ET-200M_1,S7-300_2,ET-200M_2,ROFIBUS-DP,PC_2,PCS7-BOX_2,PCS7-BOX_1,以太网交换机,PC_3,PC_4,PC_5,PC_6,Server_1,Server_2,Server_3,Server_4,ES/OS_1,ES/OS_2
5、,ES/OS_3,ES/OS_4,OS_1_1,OS_2_1,OS_3_1,OS_4_1,Client_1,Client_2,Client_3,Client_4,装置区,监控区,1,2, 牛牛文库文档分享,系统配置图示例：各站的系统配置图,PC_1（配CP-5611）,PC_3,Server_1,ES/OS_1,OS_1_1,Client_1,综合实验装置1,PS 307,CPU 314C -2DP,SM 334,以太网交换机,DI/DO AI/AO,PCS7-BOX_1,PC_4,Server_2,ES/OS_2,OS_2_1,Client_2,综合实验装置2,PS 307,SM 334,D
6、I/DO AI/AO,1,2,IM- 153,SM 321,SM 322,PROFIBUS-DP,DP-ADD:22,DP-ADD:23,DP-ADD:8,DP-ADD:6/7,192.168.1.101,192.168.1.111,192.168.1.102,192.168.1.112, 牛牛文库文档分享,1#装置控制系统硬件一览表：,S7-300站（CPU机架）, 牛牛文库文档分享,1#装置控制系统硬件一览表：续,ES/OS_1（兼服务器）,OS_1_1（客户端）, 牛牛文库文档分享,2#装置控制系统硬件一览表：,PCS7-BOX（ES/OS，兼服务器）,PCS7 BOX技术描述： BOX
7、 PC 627（主机系统，含CP5611卡） WINAC SLOT416（PCI卡，槽装PLC-CPU416） PCS7 SW SINGLE STATION（ES/OS软件）,OS_2_1（客户端）, 牛牛文库文档分享,2#装置控制系统硬件一览表：续,ET200M分布式I/O系统：, 牛牛文库文档分享,1#装置控制系统I/O地址分配：, 牛牛文库文档分享,1#装置控制系统I/O地址分配：续, 牛牛文库文档分享,1#装置S7-300站I/O接线图示例：A12模块,A12-X1,AI/AO,1,2,3,4,5,6,7,17,19,20,IX1-2,IX1-1,IX1-22,IX1-3,IX1-4,
8、IX1-20,IX1-21,IX1,A12-X1-4,N1-B1,N1-B2,N1-B3,A12-X1-5,A12-X1-2,A12-X1-7,N1-B4,N2-B1,N2-B2,AI,AO,N1/N2配电器1/2，各B1/B2及B3/B4分别对应各变送器信号+/-。 JB1装置接线箱1，14和15接V1阀控制信号+/-，16和17接V2阀控制信号+/-。,18,IX1,A12-X1-19,JB1-14,JB1-16,JB1-15,A12-X1-20,A12-X1-17,JB1-17,16,至JB1, 牛牛文库文档分享,1#装置S7-300站I/O接线图示例：A12模块续1,A12-X2,DI
9、,1,2,3,4,5,6,7,8,9,20,IX1-31,PB1-2,PB2-2,PX1-6,PB3-2,PB4-2,IX1-32,A12-X2-2,PX1-1,IX1,A12-X2-5,PX1-3,PX1-5,A12-X2-4,JB1-20,JB1-21,JB1-22,A12-X2-7,至JB1(装置接线箱1),PX1-15,JB1-20 泵1/泵2状态接点公共端 JB1-21 泵1状态接点 JB1-22 泵2状态接点, 牛牛文库文档分享,1#装置S7-300站I/O接线图示例：A12模块续2,A12-X2,DO,21,22,23,24,25,26,27,28,29,40,R2-A1,R1-
10、A1,L1-1,PX1-7,L2-1,30,PX1-16,R1/R2泵1/泵2接触器控制继电器 L1/L2泵1/泵2运行指示灯,A12-X2-20,PB4-1,PB3-1,IX-30,A12-X2-1,R1-A2,L1-2,R2-A2,L2-2,PB1-1,PB2-1,A12-X2-21,A12-X2-30,电源分配,PX1,PX1, 牛牛文库文档分享,1. 运行方式 自动 半自动 手动 2. 停运方式 正常停运 暂停 紧急停运,二、运行方式与停运方式设计, 牛牛文库文档分享,1. 环境技术条件 温度、湿度、振动、冲击等。 2. 冗余设计 （1）环境条件方面 使用条件应留有余地。 （2）控制系
11、统的并列运行 冷备用； 热备用 （3）其它备用系统 如对于主要开关量控制点设置继电器系统，对于主要模拟量控制点设置手动操作系统等。,三、可靠性设计, 牛牛文库文档分享,3、供电系统设计 （1）主要考虑因素 电源电压允许在一定范围内波动； 系统断电时应保证程序及数据安全； 对不允许断电的场合应设置后备电源。, 牛牛文库文档分享,（2）常用供电方案 单路供电：,隔离变压器, 牛牛文库文档分享,采用UPS备用电源：, 牛牛文库文档分享,双路供电：, 牛牛文库文档分享,4. 抗干扰设计 （1）电源抗干扰设计 使用隔离变压器，使用滤波器，PC、I/O与其它设备分别供电。 （2）接地设计 分别接地 共用接
12、地 不允许采用共通接地, 牛牛文库文档分享,（3）输入/输出及配线抗干扰设计 输入端有感应电压时的处理方法,直流时加续流二极管,交流时加浪涌吸收器,输出端有感性负载时的处理方法,加中间继电器转接,加浪涌吸收器, 牛牛文库文档分享,配线抗干扰方法 *交流与直流输入信号电缆尽量分开； *输入与输出信号电缆尽量分开； *信号电缆与动力电缆应分开； *信号电缆应使用屏蔽电缆，并采用屏 蔽层在控制器处单端接地；, 牛牛文库文档分享,主要用于老系统的改造。 原控制系统大都有继电器线路图或逻辑图等，可在此基础上将其转换为梯形图。 应注意等效转换以及输入、输出信号的处理问题。,第3节 软件设计一、梯形图转换,
13、 牛牛文库文档分享,继电器控制线路图至梯形图转换实例,例：一般闪光报警系统,I/O分配： X I0.1 PB1 I0.2 PB2 I0.3 (改为常开按钮） AL Q4.0 BL Q4.1 中间元件： R1 M1.1 R2 M1.2 FR M0.5,（CPU中设置MB0为时钟字节，则M0.5为秒脉冲位。）, 牛牛文库文档分享,一般闪光报警系统梯形图程序,I/O分配： X I0.1 PB1 I0.2 PB2 I0.3 (改为常开按钮） AL Q4.0 BL Q4.1 中间元件： R1 M1.1 R2 M1.2 FR M0.5,Network 1：,Network 2：,Network 4：,（C
14、PU中设置MB0为时钟字节，则M0.5为秒脉冲位。）, 牛牛文库文档分享,I/O接线示意图输入模块(24VDC型）,(6ES7 321-1BH02-0AA0）, 牛牛文库文档分享,I/O接线示意图输出模块（24VDC晶体管型）,（注：使用24VDC指示灯及蜂鸣器）,(6ES7 322-1BH01-0AA0), 牛牛文库文档分享,SFC设计方法是用于工业顺序控制程序设计的一种方法，该方法能描述被控系统的工作过程，其设计规则与步进控制非常相似。 1.SFC设计基础 SFC的基本元素是流程步、有向线段、转移和动作说明。这些内容与步进控制基本相同。,二、顺序功能图（SFC）设计方法, 牛牛文库文档分享
15、,（1）流程步 流程步也称作工作步，它是控制系统中的一个稳定状态。流程图用矩形框表示，框内用数字表示该步的编号，编号可以是实际的控制步号，也可以是PLC中的工作位编号。 流程步有两种：初始步和一般步。,初始步,一般步, 牛牛文库文档分享,（2）转移和有向线段 转移就是从一个步向另外一个步的转换条件，两步之间用一个有向线段表示可以从一个步转换到另一个步，代表向下转移方向的箭头可以忽略。, 牛牛文库文档分享,（3）动作说明 动作说明标在工作步旁,常见动作类型 非自锁动作 自锁动作 复位 启动定时/计数器 启动功能指令, 牛牛文库文档分享,2. SFC的结构 SFC的结构与步进控制结构基本相同 （1
16、）顺序结构,S1,S2,S3,等待，系统指示灯亮。,M1启动, M1指示灯亮, T0定时启动。,M2启动，M2指示灯亮。,按M1启动按钮,T0定时到,按M1停止按钮, 牛牛文库文档分享,（2）选择分支结构,各步动作略, 牛牛文库文档分享,（3）并行分支结构,各步动作略, 牛牛文库文档分享,（4）循环结构,S1,S2,S3,A,B,C,S4,D,5）复合结构 由上述各种结构构成。, 牛牛文库文档分享,3.SFC描述问题举例 例：运料小车控制 小车可在A、B两地分别起动。若在A地起动，则小车先返回A地，停车5s等待装料，然后自动驶向B地。到达B地后，停车2s等待卸料，然后再返回A地，如此往复。若从B地起动，则先返回B地，停车2s等待卸料，然
