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1、第第7 7章章 PLCPLC应用系统的设计应用系统的设计在线教务辅导网：http:/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址：http:/PLC应用系统设计的内容和步骤7.1PLC的选择7.2节省PLC输入/输出点数的方法7.3PLC应用中的若干问题7.47.1 PLC应用系统设计的内容和步骤7.1.1 PLC应用系统设计的基 本原则 为了实现生产设备控制要求和工艺需 要，为提高产品质量和生产效率，在设计 PLC应用系统时，应遵循以下基本原则。 充分发挥PLC功能，最大限度地满 足被控对象的控制要求。 在满足控制要求的前提下，力求使 控制系统简单
2、、经济、使用及维修方便。 保证控制系统安全可靠。 应考虑生产的发展和工艺的改进， 在选择PLC的型号、I/O点数和存储器容量 等内容时，应留有适当的余量。7.1.2 PLC应用系统设计的一 般步骤 设计PLC应用系统时，要根据被控对 象的功能和工艺要求，明确系统必须要做 的工作和必备的条件。然后再进行PLC应用系统的功能分析 ，提出PLC控制系统的结构形式，控制信 号的种类、数量，系统的规模、布局。最 后根据系统分析的结果，具体的确定PLC 的机型和系统的具体配置。PLC控制系统 设计流程图如图7-1所示。图7-1 PLC控制系统设计流程图1熟悉被控对象，制定控制方案 2确定I/O设备 3选择
3、PLC 4分配PLC的I/O地址 5设计软件及硬件PLC软件程序设计的一般步骤如下。 软件程序设计包括主程序、子程序 、中断程序等，小型数字量控制系统一般 只有主程序。对于较复杂系统，应先绘制 出系统功能图。 根据系统功能图设计梯形图程序。 根据梯形图编写语句表程序。 对程序进行模拟调试及修改，直到 满足控制要求为止。硬件设计及现场施工的步骤如下。 设计控制柜及操作面板电器布置图 及安装接线图。 控制系统各部分的电气互连图。 根据图样进行现场接线，并检查。6连机调试 7整理技术文件包括设计说明书、电气安装图、电气 元件明细表及使用说明书等。7.2 PLC的选择7.2.1 PLC的机型选择 1结
4、构合理 2安装方式 3功能合理 4系统可靠性的要求 5机型统一7.2.2 PLC的容量选择 PLC的容量包括I/O点数和用户存储 容量两个方面。1I/O点数PLC的I/O点的价格还比较高，因此 应该合理选用PLC的I/O点的数量，在满足 控制要求的前提下力争使I/O点最少，但必 须留有一定的备用量。通常I/O点数是根据被控对象的输入 、输出信号的实际需要，再加上10% 15%的备用量来确定。2用户存储容量用户存储容量是指PLC用于存储用户 程序的存储器容量。需要的用户存储容量 的大小由用户程序的长短决定。一般可按下式估算，再按实际需要留 适当的余量（20%30%）来选择。 存储容量 = 开关量
5、I/O点总数 10 + 模拟量通道数 1007.2.3 I/O模块的选择 1开关量输入模块的选择（1）输入信号的类型及电压等级的 选择 常用的开关量输入模块的信号类型有 3种：直流输入、交流输入和交流/直流输 入。选择时一般根据现场输入信号及周围 环境来考虑。交流输入模块接触可靠，适合于有油 雾、粉尘的恶劣环境下使用；直流输入模 块的延迟时间较短，还可以直接与接近开 关、光电开关等电子输入设备连接。PLC的开关量输入模块按输入信号的 电压大小分类有：直流5 V、24 V、48 V、 60 V等；交流110 V、220 V等。（2）输入接线方式选择图7-2 输入 的接线方式 按输入电路接线方式的
6、不同，开关量 输入模块可分为汇点式输入和分组式输入 两种，如图7-2所示。图7-2 输入的接线方式对于选用高密度的输入模块（如32点 、48点等），应考虑该模块同时接通的点 数一般不要超过输入点数的60%。2开关量输出模块的选择（1）输出方式的选择 开关量输出模块有3种输出方式：继 电器输出、晶闸管输出和晶体管输出。（2）输出接线方式的选择 按PLC的输出接线方式的不同，一般 有分组式输出和分隔式输出两种，如图7-3 所示。图7-3 输出的接线方式（3）输出电流的选择 输出模块的输出电流（驱动能力）必 须大于负载的额定电流。选择输出模块时，还应考虑能同时接 通的输出点数量。同时接通输出的累计电
7、 流值必须小于公共端所允许通过的电流值 。一般来说，同时接通的点数不要超出同 一公共端输出点数的60%。3电源模块及编程器的选择（1）电源模块的选择 （2）编程器的选择7.3 节省PLC输入/输出点数的方法PLC在实际应用中经常会碰到两个问 题：一是PLC的输入或输出点数不够，需 要扩展，若增加扩展单元将会提高成本； 二是选定的PLC可扩展输入或输出点数有 限，无法再增加。因此，在满足系统控制要求的前提下 ，合理使用I/O点数，尽量减少所需的I/O 点数是很有意义的，不仅可以降低系统硬 件成本，还可以解决已使用的PLC进行再 扩展时I/O点数不够的问题。7.3.1 减少输入点数的方法 1分时分
8、组输入图7-4所示为系统有自动和手动两种工 作方式。图7-4 分时分组输入 将这两种工作方式分别使用的输入信 号分成两组：自动输入信号S1S8、手动 输入信号B1B8。两组输入信号共用PLC 输入点I0.0I0.7（如S1与B1共用PLC输入 点I0.0）。用“工作方式”选择开关SA来切换自动 和手动信号输入电路，并通过I0.0让PLC识 别是自动信号，还是手动信号，从而执行 自动程序或手动程序。2输入触点的合并将某些功能相同的开关量输入设备合 并输入。如果是常闭触点则串联输入，如 果是常开触点则并联输入。这样就只占用 PLC的一个输入点。一些保护电路和报警电路就常常采用 这种输入方法。例如某
9、负载可在多处起动和停止，可 以将3个起动信号并联，将3个停止信号串 联，分别送给PLC的两个输入点，如图7-5 所示。与每一个起动信号和停止信号占用 一个输入点的方法相比，不仅节省了输入 点，还简化了梯形图电路。图7-5 输入触点合并 3将信号设置在PLC之外系统中的某些输入信号功能简单、涉 及面很窄，如手动操作按钮、电动机过载 保护的热继电器触点等，有时就没有必要 作为PLC输入，将它们放在外部电路中同 样可以满足要求，如图7-6所示。图7-6 输入信号设在PLC外部7.3.2 减少输出点数的方法 1分组输出当两组负载不会同时工作时，可通过 外部转换开关或通过受PLC控制的电器触 点进行切换
10、，这样PLC的每个输出点可以 控制两个不同时工作的负载，如图7-7所示 。图7-7 分组输出KM1、KM3、KM5，KM2、KM4、 KM6这两个组不会同时接通，可用外部转 换开关SA进行切换。2矩阵输出图7-8中采用8个输出组成44矩阵，可 接16个输出设备。图7-8 矩阵输出要使某个负载接通工作，只要控制它 所在的行与列对应的输出继电器接通即可 。要使负载KM1得电，必须控制Q0.0和 Q0.4输出接通。因此，在程序中要使某一 负载工作均要使其对应的行与列输出继电 器都要接通。这样用8个输出点就可控制16 个不同控制要求的负载。3并联输出当两个通断状态完全相同的负载，可 并联后共用PLC的
11、一个输出点，但要注意 当PLC输出点同时驱动多个负载时，应考 虑PLC输出点驱动能力是否足够。4负载多功能化一个负载实现多种用途。例如在传统 的继电器电路中，一个指示灯只指示一种 状态。而在PLC系统中，利用PLC编程功 能，很容易实现用一个输出点控制指示灯 的常亮和闪烁，这样一个指示灯就可表示 两种不同的信息，从而节省了输出点数。5某些输出设备可不进PLC系统中某些相对独立、比较简单的部 分可考虑直接用继电器电路控制。7.4 PLC应用中的若干问题7.4.1 对PLC的某些输入信号 的处理 若PLC输入设备采用两线式传感器 （如接近开关等）时，其漏电流较大，可 能会出现错误的输入信号。为了避
12、免这种 现象，可在输入端并联旁路电阻R，如图7- 9所示。图7-9 两线式传感器输入的处理 若PLC输入信号由晶体管提供，则 要求晶体管的截止电阻应大于10 k，导通 电阻应小于800 。7.4.2 PLC的安全保护 1短路保护当PLC输出控制的负载短路时，为了 避免PLC内部的输出元件损坏，应该在 PLC输出的负载回路中加装熔断器，进行 短路保护。2感性输入/输出的处理PLC的输入端和输出端常常接有感性 元件。如果是直流感性元件，应在其两端 并联续流二极管；如果是交流元件，应在 其两端并联阻容电路，从而抑制电路断开 时产生的电弧对PLC内部输入、输出元件 的影响，如图7-10所示。图7-10 感性输入/输出的处理3PLC系统的接地要求良好的接地是PLC安全可靠运行的重 要条件。PLC一般最好单独接地，与其他设备 分别使用各自的接地装置，如图7-1（a） 所示；也可以采用公共接地，如图7-11（b ）所示；但禁止使用图7-1（c）所示的串 联接地方式。另外，PLC的接地线应尽量 短，使接地点尽量靠近PLC，同时，接地 线的截面应大于2 mm2。图7-11 PLC接地
