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1、9 PLC控制系统的设计与应用9.1 PLC控制系统的设计概述可编程控制器的结构和工作方式与通用微型计算机不 完全一样。因此，利用可编程控制器设计自动控制系统与 微机控制系统开发过程也不完全相同，需要根据可编程控 制器的特点进行系统设计。PLC控制系统与继电器-接触器 控制系统也有本质区别，硬件和软件可分开进行设计是可 编程控制器的一大特点。就工业控制的全面性而言，控制系统的设计包含了许 多内容和步骤，需要丰富的专业知识。只要掌握了一定的 基本知识和对控制对象具有足够的了解，在设计一些规模 较小或者结构较为简单的控制系统时，就会发现并不使太 困难的事情。1 PLC控制系统设计的基本原则任何一种
2、电气控制系统都是为了实现被控对象(生产 设备或生产过程)的工艺要求，以提高生产效率和产品质 量。在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应 深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计 人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案， 协同解决实际中出现的各种问题。在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、 经济、使用及维修方便。保证控制系统的安全、可靠。考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量 时，应适当留有裕量。2 PLC控制系统设计的一般步骤图9-1是PLC控制系统设计流程图，具体设计步骤为：根据生产的工艺过程分析控制要求。如
3、需要完成的 动作(动作顺序、动作条件、必须的保护和连锁等)，操作 方式(手动、自动、连续、单周期、单步等)。根据控制要求确定所需要的用户输入输出设备。 据此确定PLC的IO点数。选择PLC。分配PLC的I/O点，设计I/O连接图，这一步也可以 结合第步进行。进行PLC程序设计，同时可进行控制台(柜)的设计 和现场施工。在设计电气控制系统时，必须在控制线路(硬接线)设 计完后，才能进行控制台(柜)的设计和现场施工。可见， 采用PLC控制，可以使整个工程的周期缩短。PLC程序设计的步骤是：对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程 图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的 控制系统，也可省去这
4、一步。设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是 比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉 控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。根据梯形图编制程序清单(若使用的编程器可 直接输入梯形图,则可省去此步)。用编程器将程序键入到PLC的用户存储器中， 并检查键人的程序是否正确。对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。待控制台(柜)及现场施工完成后，就可以进行联 机调试。如不满足要求，再回去修改程序或检查接线， 直到满足要求为止。编制技术文件。交付使用。图9-1 可编程控制器系统设计流程图3 确定控制对象及范围4 可编程控制器的选择 （1） 机型的选择 机型选择的基本原则应是在功能满足要
5、求的情况下， 保证可靠、维护使用方便以及最佳的性能价格比。 （2） 输入/输出的选择 （3） 内存估计用户程序所需内存容量受到下面几个因素的影响：内 存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入/输出点 数；用户的编程水平。（4） 响应时间对过程控制，扫描周期和响应时间必须认真考虑。可 编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接收持续 时间小于扫描周期的输入信号。例如某产品有效检测宽度 为3cm，产品传送速度为30m/min，为了确保不会漏检经过 的产品，要求可编程控制器扫描周期不能大于产品通过检 测点的时间间隔60msT=3cm/(30m/min)。系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此使输出
6、信 号状态发生变化时刻的时间间隔。系统响应时间 输入滤波时间输出滤波时间+扫描时 间 5 硬件与程序设计 6 控制系统的总装与统调92 PLC控制系统的程序设计编程方法一般地，PLC的编程有三种方法：经验法、解析法和 图解法。1 经验法即是运用自己的或别人的经验进行设计。多数是设计 前先选“样机”，并结合自己的情况，对“样机”逐一修 改，直至适合自己的情况。“样机”多为与自己情况类似 的一个或若干个成功的程序，也可为具有一些典型功能的 标准程序。在工作过程中，可收集与积累这些“样机”， 从而可不断丰富自己的经验。2 解析法PLC的逻辑控制，实际是逻辑综合问题。所以，可根 据组合逻辑或时序逻辑的
7、理论，并运用相应的解析方法， 对其进行逻辑关系的求解，然后，再根据求解的结果，或 画成梯形图，或直接编写程序。解析法比较严密，可以运 用一定的标准，使程序优化与算法化，并可避免编程的盲 目性，是较有效的方法。3 图解法图解法是靠画图进行PLC程序设计。常见的主要 有三种方法：梯形图法、波形图法及流程图法。梯形图法是很基本的方法。无论经验法，还是 解析法，若把PLC程序等价成梯形图后，就要用到梯 形图法。波形图法很适合于时间控制电路。把对应信号 的波形画出后，再依时间用逻辑关系去组合，就可 很容易把电路设计出来。流程图是用框图表示PLC程序执行过程及输入条 件与输出间关系。在使用步进指令的情况下，用它 进行设计，是很方便的。图解法与解析法不能截然分开。解析法中也要 画图，而图解法中也要列解析式子，只是这两者各 有其侧重。
