《PLC自动控制系统选型》培训资料

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1、第 1 页，共 6 页PLC 自动控制系统选型自动控制系统选型培训资料培训资料-周涛周涛 2007-9-13 现代化的生产方式对控制系统提出了更高的要求，传统的继电器控制系统已经不能满足复杂的生产工艺的 需要；控制灵活、应用广泛的可编程序控制器（PLC） ， 取代了传统的继电器控制系统成为主流控制设备 在各个领域得到广泛的应用。 我们将要讨论的问题： （一）PLC 硬件产品选型 （二）PLC 输入回路选型 （三）PLC 输出回路选型 （四）扩展模块选型 （五）PLC 之间的通讯选型 （六）PLC 的安装与电缆选型 （七）PLC 电源选型 （八）编写程序要注意什么？ （九）怎样做好程序保护工作？

2、 电源模块（PS） 中央处理器（CPU） 输入输出（IO)模块 （一）（一）PLC 硬件产品选型硬件产品选型 通讯处理器（CP）模块 接口模块（IM） 总线连接器 手持编程器 计算机加软件包编程1、系统规模、系统规模 首先，应确定系统用 PLC 单机控制，还是用 PLC 形成的网络实现复杂的控制功能，由此计算 PLC 输入、 输出点数，进一步计算出输入输出（IO)模块的数数量，一般 PLC 输入输出（IO)模块为 16 点， 除微型 PLC 上集成输入输出（IO) 点，并且在选购 PLC 时要在实际需要点数的基础上留有一定余 量(10%)，以便于系统功能扩展。2、确定负载类型、确定负载类型 根

3、据 PLC 输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及 PLC 输出点动作的频率 等从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或晶闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式， 对系统的稳定运行是很重要的。3、存储容量与速度、存储容量与速度 国内外厂家的 PLC 产品功能大体相同，但也有一定的区别。用户程序的存储容量和指令的执行速度是衡 量 PLC 的性能高与低两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的 PLC 价格就越高，比如 GE Fanuc 的 容量近一 G，但是价格不菲具体选择应该根据生产的需要及投资的额度合理选用合适的 PLC 产品。4、编程器的选购、编程器的选购 一

4、、手持编程器编程：一、手持编程器编程：它只能用厂家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，第 2 页，共 6 页用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。 二、图形编程器编程：二、图形编程器编程：该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如， 但该编程器价格较高。 三、计算机加三、计算机加 PLC 软件包编程：软件包编程：这种方式是效率最高的一种方式，也是现在用的最多的方式，但价 格贵.因此， 应根据系统的大小与难易，以及资金的情况合理选购 编程器。对于小的系统可选用手持编程器，大的系统可以选用计算 机加 PLC 软件包编程方式。5、从

5、系统的稳定性和经济性方面考虑，应尽量选用大公司的产品其质量有保障，功能强大易于实现复杂 控 制功能，而且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于产品扩展与软件升级。（二）（二） PLC 输入回路选型输入回路选型1、电源电路 2、PLC 上 DC24V 电源的使用 3、外加 DC24V 辅助电源 4、信号输入的灵敏度1、电源电路、电源电路 PLC 供电电源一般为 AC85240V(也有 DC24V)，电源范围较宽， 但为了降低线路的浪涌电流，增 强抗干扰性能，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1：1 隔离变压器等)。隔离变压器（TC） 2、PLC 上上 DC24V 电源的使用电源的使用 各公司

6、PLC 产品上一般都有 DC24V 电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时 要注意容量，同时作好防短路措施，因为该电源的过载或短路都将影响 PLC 的运行，一般情况下， 尽 量不用 PLC 上的 DC24V 电源，使用外加电源。3、外部、外部 DC24V 电源电源 若输入回路有 DC24V 供电的接近开关、光电开关等元器件，而 PLC 上 DC24V 电源容量不够时，要 从外部提供 DC24V 电源；但该电源的“”端不要与 PLC 的 DC24V 的“”端以及“COM”端相 连，否则会影响 PLC 的运行。DC24V 电源4、信号输入的灵敏度、信号输入的灵敏度 各厂家对 PL

7、C 的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司 F7n 系列 PLC 的输入值为： DC24V、7mA，启动电流为 45mA，关断电流小于 15mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻 (不能完全启动)，或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断)，就会有误动作，灵敏度下降，对此 应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于 PLC 的最大输入电流时，也会引起误动作，应 采用弱电流的输 入器件，并且选用输入为共漏型输入的 PLC。（三）（三）PLC 输出回路选型输出回路选型1、各种输出方式之间的比较 （1）继电器输出 （2）晶闸管输出第 3 页，共 6 页（3）晶体管输出 2、抗干扰与外部互锁

8、3、 “COM”点的选择 4、PLC 外部驱动电路输入输出（IO）模块1、各种输出方式之间的比较、各种输出方式之间的比较 (1)继电器输出：继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达 2A点； 但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。 其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至几百万次之间，有的公司产品可 达 1000 万次以上，响应时间为 10ms (2)晶闸管输出：晶闸管输出：带负载能力为 02A点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为 1ms，我们 用得比较少，一般用继电器输出比较多。(3)晶体管输出：晶体

9、管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为 02ms 左右，但它只能带 DC 5 30V 的负载，最大输出负载电流为 05A点，但每 4 点总负载电流不得大于 08A。 当系统输出频率为 6 次/min 以下时， 应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰 和带负载能力强。当频率为 10 次min 以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用 晶体管输出驱动达林顿三极管(5 10A)，再驱动负载. 2抗干扰与外部互锁抗干扰与外部互锁 当 PLC 输出带感性负载，负载断电时会对 PLC 的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载 应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电

10、路，可有效保护 PLC。当两个物理量 的输出在 PLC 内部已进行软件互锁后，在 PLC 的外部也应进行机械互锁，以加强系统的可靠性。3、 “COM”点的选择点的选择 不同的 PLC 产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带 8 个输出点，有的带 4 个输出点，也有带 2 个或 1 个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带 1 2 个输出点的 PLC 产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带 48 个输出点的 PLC 产 品。这样会对电路设计带来很多方便，也可以给每“COM”点处加一熔丝，12 个输出时加 2A 的熔 丝，48 点输出的加

11、5-10A 的熔丝，保护输出端子，因为 PLC 内部一般没有熔丝。4、PLC 外部驱动电路外部驱动电路 对于 PLC 输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱动，也可以 用中间继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管(LED) 指示。（四）扩展模块的选型（四）扩展模块的选型对于小的系统，如 80 点以内的系统一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产 品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时， 可采用网络结构；同 时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等

12、模 拟模块时，各厂家也有一些规定，请看相关的技术手册。如 S7-200 系列的扩展模块有 EN221CN（数字量扩展输入模块） ，EN232CN（模拟量扩展输出模块）S7-300 系列的扩展，是通过 接口模块（IM）来实现的。因此在扩展 S7-200 及以下系统时，模块选型应对相应系统的模块进行 仔细的了解；对于 S7-300 的扩展只需加接口模块将两组模块连接在一起，就完成硬件的组态。下第 4 页，共 6 页图就是 S7- 300 系统的扩展模块： 用于扩展的接口模块 IM365 （五）（五） PLC 之间的通讯选型之间的通讯选型1、多点接口（ MPI ） 2、PROFIBUS-DP 接口

13、3、点对点通讯接口（ PtP） 4、执行器/传感器接口（ASI） 5、工业以太网通讯接口(TCP/IP) 多点接口（多点接口（ MPI ）：）： 用于 CPU 和 PG/OP 之间的接口，或用于子网中的通讯接口， CPU 可以自动 地通过 MPI 接口发布其总线参数组态。最大节点数量为 127，预留 32 个地址。 地址 0 用于编程；地址 1 用于 OP。最大传输速率：对于 CPU318-2DP，12Mbps,对 于其它所有 CPU，187.5Kbps.STEP7-300 以上的 CPU 都安装有一个 RS485 MPI 接口。 PG：个人计算机 OP：可视操作台PROFIBUS-DP 接口

14、：接口： PROFIBUS-DP 接口主要用于连接分布式 I/O.最大传输速率为 12Mbps,CPU 可 以自动地通过 PROFIBUS-DP 接口发布其总线参数组态。带有后缀“DP”的 CPU31*C 都另外安装有一个接口，名为 PROFIBUS-DP，主要用于连接分布式 I/O，最大节点数量为 126，一个主站（预留） ；一个编程器连接（地址 0 预留） 点对点通讯（点对点通讯（ PtP）：）： 带有后缀“PtP”的 CPU31*C 都另外安装有一个接口， 名为 PtP 接口。主要 用连接安装有串口的设备，例如打印机、条码阅读器等。最大节点数量为 2。最 大传输速率：半双工：38.4Kb

15、ps;全双工 19.2Kbps 工业以太网工业以太网(TCP/IP)： 适用于快速、大容量的数据交换，可以提供通过网关的异地组网选项。使用 S7-300 CPU，只需要加通讯处理器 CP， 就可以实现工业以太网的连接。一般 用于工厂级的控制系统,集中控制全厂的设备。但造价较高。执行器执行器/传感器接口（传感器接口（AS-I）：）：是一种用于自动化系统最低过程级的子网系统，尤其适用于数字传感器 和执行器的组网。每一个从站的最大数据量为 4 位。使用 S7-300 CPU， 只需要通讯处理器 CP，就可以连接一个 AS-I 接口。以上五种接口，应 根据控制的要求，由低到高有层次的选用网络。 电源连

16、接器 备用电池 总线连接器 多点接口(MPI) 通讯处理器 (CP)模块控制终端 设备 1 设备 2 设备 3 设备 4 设备 5 PLC1 中继器 I/O 模块 I/O 模块执行元件执行元件第 5 页，共 6 页PLC2 PLC3 PLC4 工业 PC 工业 PG 总线 总线 总线（六）安装与布线（六）安装与布线1、安装位置的选择：、安装位置的选择： PLC 不能与高压电器安装在同一个开关柜内。与 PLC 装在同一个开关柜内的电 感性元件，如继电器、接触器的线圈应并联 RC 消弧电路。PLC 应远离强干扰 源，如大功率晶闸管装置、高频焊机和大型动力设备等。PLC 底板导轨既可以 水平安装（0-60 度） ；也可以垂直安装（0-40 度）但 CPU 和电源模块必需安装 在左侧或底部。底板水平安装：环境温度10mm2;连接电源模板和 CPU 的电缆 3*1.5mm2 的软电 缆。若信号传输较远，可选用屏蔽电缆；模拟信号和高速信号线也选用屏蔽电缆，且电缆 两端要良好接地。