可编程序控制器控制系统的设计及应用

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1、PLC可编程控制器及其系统主 讲：郎 朗多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC目 录 第7章 可编程序控制器控制系统的设计及应 用7.1 PLC控制系统的设计步骤及选型原则7.2 PLC的编程方法与编程技巧7.3 控制系统设计举例多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC7.1 PLC控制系统的设计步骤及选型原则7.1.1 PLC控制系统设计的一般步骤7.1.2 PLC应用程序设计步骤7.1.3 PLC控制系统的抗干扰设计7.1.4 PLC的选型原则7.1.5 PLC的选型方法多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC7.1 PLC控制系统的设计步骤及选型原则 任何一种电

2、气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备 和生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量 。因此，在设计PLC控制系统时，应考虑以下问题： 1.最大限度地满足被控对象的控制要求。 2.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。 3.保证控制系统的安全、可靠。 4.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。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC对过程控制，扫描时间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可能可靠地接受到持 续时间小于扫描周期的输入信号。输入信号的持续时间应大于扫描周期。输入信号的持续 时间太短，

3、还没扫描到，信号就消失了，产生误差。系统的响应时间是指输入信号产生时刻到输出信号状态 发生变化时刻的时间间隔。即：系统的响应时间=输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期结束多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC7.1.1 PLC控制系统设计的一般步骤PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的，其设 计的基本内容包括： 1.根据生产的工艺过程分析控制要求。2.根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，确定I/O点数 。 3.选择PLC。（包括机型的选择以及容量、I/O模块、电源模块 ） 4.分配PLC的I/O点，并设计I/O连线图。5.进行PLC的程序设计（梯形图、指令表，反

4、复调试、修改、成 功） 6.编制控制系统的技术文件。（说明书、电器图、元件明细表）多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC 图7.1 PLC控制系统的一般设计步骤7.1.1结束多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC7.1.2 PLC应用程序设计步骤 （见P256-257图7-1程序设计部分）7.1.3 PLC控制系统的抗干扰设计（1）保护PLC输出点不被意外损坏（P257）1.晶体管输出型PLC的抑制保护电路2.继电器输出型PLC的抑制保护电路3.晶闸管输出型PLC的抑制保护电路多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC图7.2 晶体管输出型PLC的抑制保护电路 (a)

5、二极管抑制保护电路 (b)齐纳二极管抑制保护电路正常开通时关断时，电感两端的 高电压从二极管续流稳压管限制冲击电流多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC继电器、晶闸管输出型PLC的抑制保护电路关断时RC续流 C可换二极管 关断时用压敏电阻 抑制尖峰电压压敏电阻:当加在它上面的电压低于它的阀值时，流过它的电流极小，相当于一只 关死的阀门，它相当于不导通;当电压超过它的阀值时，流过它的电流激增，相当 于阀门打开并将电压限制在阀值。利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异 常过电压，保护电路免受过电压的损害。 多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC（2）保护PLC通信口不被烧毁

6、PLC的通讯信号是非隔离的，当不共地的非隔离设备构 成网络时，通信电缆内会形成电流导致通讯错误，甚 至损坏设备。注意： 选择相同的接地参考点； 选用隔离的RS-485/RS232转换器； 当不具备公共接地参考点设备构成网络时，网络中加入RS485/RS485或RS232/RS232中继器。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC（3）抗电气噪声干扰的措施 为避免此类故障的发生，要注意以下几点： 1. 系统应正确、良好地接地。 2. 低电压信号电缆与高压动力电缆应独立走线。 3. 将PLC上24VDC传感器电源的负端接地。 4. I/O分配时输入输出模块各应尽可能相对集中地安 排，防止输

7、出信号对输入信号的干扰，并做到便于 布线。 5. 当对输入信号检测频率要求不高时，可以将输入点 的输入信号滤波时间延长。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC（4）保证模拟量输入信号采样值的稳定模拟量信号在受到干扰后会变得不稳定。这些干 扰可能是：1. 来自电源的电气噪声干扰；2. 来自输入端的电气噪声干扰；3. 不正确的接地；4. 模块本身并不提供对工频噪声的滤波。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC（5）保证CPU运转正常，避免系统故障灯亮系统故障灯是由有两种错误点亮：用户程序有问题或电 器燥声干扰。（6）保证扩展I/O模块与CPU连接良好（7）保护CPU电源不被破坏

8、7.1.3结束多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC7.1.4 PLC的选型原则在功能满足要求的前提下，保证可靠、维护使用方便、最佳的性价比。 （1）完整性原则1. CPU的性能，特别是工作速度及控制规模。2. 电源包括PLC自身所用的电源规格，PLC为输入电路提供的电源及一 些特殊模块所要求的特殊电源。 3. 内存的容量。4. I/O模块、特殊模块按系统规模配置。5. 机架、连接单元和连接电缆。6. 外设的配置至少要有简易编程器，否则，PLC无法编写和调试程序。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC（2）可靠性原则 （产品质量、供货方的服务等） （3）发展性原则（型号、系

9、统配置） （4）继承性原则 （采购、功能及编程方法统一、通用 、培训、资源、多级分布式集中管理） （5）经济性原则经济性应从以下两个方面来考虑： 1. 用PLC是否合算； 2. 用什么样的配置更合算。7.1.4结束多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC7.1.5 PLC的选型方法 （1）类比法（经验法） （2）估算法（主要确定I/O点数）（3）计算法 模块数计算 电源容量计算 响应时间计算 投入费用计算 （4）测试法（实际测试或厂方提供）多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC一容量的选择 PLC的容量是指用户存储器的存储容量和I/O点数两方面的含义。 在选择存储容量时，一般

10、可按实际需要的25考虑裕量。I/O点 数也应留有适当裕量，一般可按实际需要的15考虑裕量。二I/O模块的选择 不同的I/O模块，其电路、性能和价格不同，它直接影响着PLC的 应用范围，应该根据实际情况合理选择。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC（1）输入模块的选择 作用：是接收现场的输入信号，并将输入的高电平信号转换为 PLC内部的低电平信号。选择时应注意： 1、电压的选择 与传输距离有关，5V最远为10M，距离较远的设 备应选用较高电压的模块。 2、同时接通的点数 取决于输入电压和环境温度，一般同时接通的 点数不超过输入点数的60。 3、门槛电平 为了提高控制系统的可靠性，必须

11、考虑门槛电平（接 通电平与关断电平之差）的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越 强，传输距离越远。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC（2）输出模块的选择 作用：是将PLC的输出信号传递给外部负载，并将PLC内部的低电 平信号转换为外部所需电平的输出信号。选择时应注意： 1、输出方式的选择 继电器输出的价格便宜，适用电压范围较宽，导通压降小。但它属 于有触点元件，其动作速度较慢，寿命较短。因此适用于不频 繁通断的负载。 对于频繁通断的负载，应采用无触点开关元件，即选用晶体管输出 （直流输出）或双向可控硅输出（交流输出）。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC2、输出电流 输出

12、模块的输出电流必须大于负载电流的额定值。 应根据实际负载电流的大小选择模块的输出电流。3、同时接通的点数 输出模块同时接通点数的电流累计值必须小 于公共端所允许通过的电流值，不超过总输出点数的60。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC三、电源模块的选择（只考虑输出电流）电源模块的额定输出电流必须大于CPU模块、I/O模块、专用模块 等消耗电流的总和。7.1.5结束多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC7.2 PLC的编程方法与编程技巧 7.2.1 编程方法 PLC的编程方法大体上有5种： （1）经验法： 要多看、分析。例：点动、自锁、互锁、自震 荡（1个定时器）、方波（2

13、个定时器）、顺控（时序）等 。 （2）解析法 用组合逻辑和时序逻辑的理论和解析方法求解 （3）图解法： 梯形图、波形图（时序）及流程图（步进） （4）技巧法： 在经验法、解析法的基础上用提高编程质量 （巧妙、创造性） （5）计算机辅助设计 计算机用编程软件多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC编程规则：一梯形图设计规则 梯形图编程是各种PLC通用的编程方式。它类似于继 电器控制电路的形式，非常直观易懂，为电气人员所熟 悉，因此是应用最多的一种编程方式。尽管各种PLC的指令系统以及指令的助记符不完全相 同，但梯形图的设计方法基本上是相同的。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PL

14、C设计梯形图一般应遵守的规则： 梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列，每个继电器线 圈为一个逻辑行。每一逻辑行起于左母线，终于右母线。 继电器线圈与右母线直接连接。2. 梯形图中，一般情况下，某个编号的继电器线圈只能出现一次（即不能出现重号的继电器线圈），而继电器的接点 则可无限引用。 在某些特殊情况下，也允许出现重号的继电器线圈，如使用多个跳转指令的程序段和使用步进指令的情况。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC3. 输入继电器的线圈由输入点上的外部输入信号驱动。因此， 梯形图中输入继电器的接点用以表示对应点的输入信号。 4. 在每一逻辑行上，串联接点多的电路应排在上面，如图51

15、 （a）所示。0LDX0001ANDX0012ORX0023OUTY000图51 并联电路 （a）安排得好的电路 （b）安排得不好的电路0LDX0021LDX000 2ANDX0013ORB4OUTY001多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC5. 在逻辑行上，并联接点多的电路应排在左面，如图52（a）所 示。0LDX0001ORX0012ANDX0023OUTY0000LDX0021LDX000 2ORX0013ANB4OUTY001图52 串联电路 （a）安排得好的电路 （b）安排得不好的电路 多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC6. 不允许在一对接点上有双向电流流过

16、多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC 7.在编程中,遇到很多条逻辑行都具有相同的控制条件 时, 为了节省语句数量,常将具有相同控制条件的逻辑 行并列在一起,用同一个控制条件对它们实行综合控制 。7. 2结束在并列的逻辑行较多的情况下可以使语句减少, 节约内 存容量。这对内存容量较小的PLC来说就更有意义。多媒体课件制作 PowerPoint教程 PLC7.3 控制系统设计举例： 一、经验设计法 在典型控制环节程序段的基础上，据被控对象的具体要求， 凭经验进行组合、修改、以满足控制要求。 这种设计方法，没有普遍的规律可遵循，具有一定的试探性 和随意性，设计所用的时间、质量与设计者的经验有关。经验设计法对于简单的控制系统是非常有效的，它是设计复杂 控制系统的基