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可編程控制器,1,,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),2,一、控制系統(tǒng)形式的確定,1、單機(jī)控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),3,2、集中控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),4,一、控制系統(tǒng)形式的確定,3、分散型控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),5,一、控制系統(tǒng)形式的確定,4、遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),6,一、控制系統(tǒng)形式的確定,5、就地（LOCAL）控制系統(tǒng),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),7,(1)最大限度地滿足被控對象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電器控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。 (2)在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。 (3)保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 (4)考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。,二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),8,(1)選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象(電動機(jī)、電磁閥等)。 (2)PLC的選擇。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 (3)分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。 (4)設(shè)計(jì)控制程序。 (5)必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(柜)。 (6)編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。,三、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),9,(1)根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動作(動作順序、動作條件、必需的保護(hù)和聯(lián)鎖等)，操作方式(手動、自動，連續(xù)、單周期、單步等)。 (2)根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備。據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。 (3)選擇PLC。 (4)分配PLC的I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖[這一步也可以結(jié)合第(2)步進(jìn)行]。 (5)進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(柜)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。,四、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),10,四、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 一般步驟,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),11,PLC程序設(shè)計(jì)的步驟是： ①對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。 ②設(shè)計(jì)梯形圖。 ③根據(jù)梯形圖編制程序清單。 ④用編程器將程序鍵入到PLC的用戶存貯器中，并檢查鍵入的程序是否正確。 ⑤對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。 ⑥待控制臺(柜)及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿足要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。 ⑦編制技術(shù)文件。 ⑧交付使用。,四、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),12,1、結(jié)構(gòu)合理 2、功能相當(dāng) 3、機(jī)型統(tǒng)一 4、是否在線編程,一、機(jī)型的選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),13,(1)確定I/O點(diǎn)數(shù) (2)離散輸入/輸出 (3)模擬輸入輸出 (4)特殊功能輸入/輸出 (5)智能式輸入/輸出,二、輸入/輸出的選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),14,(1)確定電源的輸入電壓。 (2)將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加，計(jì)算出I/O模塊所需的總背板電流值。 (3)I/O模塊所需的總背板電流值再加上： ①框架中帶有處理器時(shí)，則加上處理器的最大電流值。 ②當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地I/O適配器模塊時(shí)，加上其最大電流值。 (4)如果框架中留有空槽用作將來擴(kuò)展時(shí)： ①列出將來要擴(kuò)展的I/O模塊所需的背板電流。 ②將所有擴(kuò)展的I/O模塊的總背板電流值與步驟(3)中計(jì)算得出的總背板電流值相加。 (5)確定在框架中是否有用于電源的空槽，或者將電源裝到框架的外面。 (6)根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源。,三、電源的選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),15,存貯器容量的選擇一般有兩種方法： (1)根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算 這種方法可精確地計(jì)算出存貯器實(shí)際使用容量，缺點(diǎn)是要編完程序之后才能計(jì)算。 (2)估算法 用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按下面給出的公式進(jìn)行估算。 代替繼電器 M=Km[(10×DI)+(5×DO)] 模擬量控制 M=Km[(10×DI)+(5×DO)+(100×AI)] 多路采樣控制M=Km|[(10×DI)+(5×Do)+(100× AI)]+[1+采樣點(diǎn)×0．25]|,四、存貯器類型及容量的選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),16,一般地，一個(gè)系統(tǒng)的軟件總是對應(yīng)于處理控制器具備的控制硬件的。但是，也有應(yīng)用系統(tǒng)需要控制硬件部件以外的軟件功能。例如，一應(yīng)用系統(tǒng)可能包括需要復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理操作的特殊控制或數(shù)據(jù)采集功能。指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣?shí)現(xiàn)控制程序所需的時(shí)間和程序執(zhí)行時(shí)間。,五、軟件選擇,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),17,1、編程手段 (1)攜帶式簡易編程器。 (2)CRT編程器。 (3)IBM-PC及其兼容機(jī)編程軟件包。 2、程序文本處理 (1)簡單程序文本處理，包括打印梯形邏輯圖、參量狀態(tài)和位置。 (2)程序標(biāo)注，包括接點(diǎn)和線圈的賦值名、網(wǎng)絡(luò)注釋等，這對用戶或軟件工程師閱讀和調(diào)試程序是非常有用的。 (3)圖形和文本的處理。 3、程序貯存方式 4、通信軟件包,六、支撐技術(shù)條件的考慮,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),18,1、可編程控制器的環(huán)境適應(yīng)性 溫度： 工作溫度O～55Z℃，最高為60℃ 保存溫度-40～+85℃ 濕度： 相對濕度5％～95％(無凝結(jié)霜) 振動和沖擊：滿足國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn) 電源： 200V(AC)， 允許變化范圍 -15％～+15％， 頻率47～53 Hz 瞬間停電保持10 ms 環(huán)境： 周圍空氣不能混有可燃性、 爆炸性和腐蝕性氣體,一、環(huán)境技術(shù)條件設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),19,2、環(huán)境條件對可編程控制器的影響 (1) 溫度的影響 (2) 濕度的影響 (3) 振動和沖擊的影響 (4) 周圍空氣的影響,一、環(huán)境技術(shù)條件設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),20,3、改善環(huán)境設(shè)計(jì) (1)高溫對策 ①盤、柜內(nèi)設(shè)置風(fēng)扇或冷風(fēng)機(jī)，經(jīng)過濾網(wǎng)把自然風(fēng)引入盤、柜內(nèi)。 ②把控制系統(tǒng)置于有空調(diào)的控制室內(nèi)，不能直接放在日光下。 ③控制器的安裝都應(yīng)考慮通風(fēng)，控制器的上下都要留有100 mm的距離，I/O模塊配線時(shí)要使用導(dǎo)線槽，以免妨礙通風(fēng)。 ④安裝時(shí)要把發(fā)熱體(如電阻器或電磁接觸器等)遠(yuǎn)離控制器，或者把控制器安裝在發(fā)熱體的下面。,一、環(huán)境技術(shù)條件設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),21,3、改善環(huán)境設(shè)計(jì) (2)低溫對策 ①盤、柜內(nèi)設(shè)置加熱器，冬季時(shí)這種加熱器特別有效，可使盤、柜內(nèi)溫度保持在0℃以上或在10℃左右。 ②停運(yùn)時(shí)，不切斷控制器和I/O模塊電源，靠其本身的發(fā)熱量使周圍溫度升高，特別是夜間低溫時(shí)，這種措施是有效的。 ③在溫度急驟變化的場合，不要打開盤、柜的門，以防冷空氣進(jìn)人。,一、環(huán)境技術(shù)條件設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),22,3、改善環(huán)境設(shè)計(jì) (3)濕度不宜對策 ①盤、柜設(shè)計(jì)成密封型，并放人吸濕劑。 ②把外部干燥的空氣引入盤、柜內(nèi)。 ③印制板上再覆蓋一層保護(hù)層，如噴松香水等。 ④在濕度低、干燥的場合進(jìn)行檢修時(shí)，人體應(yīng)盡量不接觸模塊，以防感應(yīng)電損壞器件。,一、環(huán)境技術(shù)條件設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),23,3、改善環(huán)境設(shè)計(jì) (4)防振和防沖擊措施 在有振動和沖擊時(shí)，應(yīng)弄清振動源是什么，以便采取相應(yīng)的防振措施。 ①如果振動源來自盤、柜之外，可對相應(yīng)的盤、柜采用防振橡皮，以達(dá)到減振目的。同時(shí)亦可把盤柜設(shè)置在遠(yuǎn)離振源的地方，或者使盤柜與振源共振。 ②如果振動來自盤、柜內(nèi)，則要把產(chǎn)生振動和沖擊的設(shè)備從盤、柜內(nèi)移走，或單獨(dú)設(shè)置盤、柜。 ③強(qiáng)固控制器或I/O模塊印制板、連接器等可能產(chǎn)生松動的部分或器件，連接線亦要固定緊。,一、環(huán)境技術(shù)條件設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),24,3、改善環(huán)境設(shè)計(jì) (5)防周圍環(huán)境空氣不清潔的措施 如果周圍環(huán)境空氣不清潔，可采取下面相應(yīng)措施： ①盤、柜采用密封型結(jié)構(gòu)。 ②盤、柜內(nèi)打人高壓清潔空氣，使外界不清潔空氣不能進(jìn)入盤柜內(nèi)部。 ③印制板表面涂一層保護(hù)層，如松香水等。,一、環(huán)境技術(shù)條件設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),25,1、環(huán)境條件富余 2、控制器的并列運(yùn)行 3、雙機(jī)雙工熱后備控制系統(tǒng) 4、與繼電器控制盤并用 5、手動運(yùn)行,二、控制系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),26,供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接影響控制系統(tǒng)的可靠性，因此在設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列因素： (1)輸入電源電壓允許在一定的范圍內(nèi)變化。 (2)當(dāng)輸入交流電斷電時(shí)，應(yīng)不破壞控制器程序和數(shù)據(jù)。 (3)在控制系統(tǒng)不允許斷電的場合，要考慮供電電源的冗余。 (4)當(dāng)外部設(shè)備電源斷電時(shí)，應(yīng)不影響控制器的供電。 (5)要考慮電源系統(tǒng)的抗干擾措施。,三、控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),27,1、使用隔離變壓器的供電系統(tǒng) 2、使用UPS供電系統(tǒng) 3、雙路供電系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),28,1、使用隔離變壓器 2、使用濾波器 3、分離供電系統(tǒng),一、抗電源干擾措施,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),29,接地應(yīng)注意： (1)接地電阻小于100Q。 (2)接地線應(yīng)盡量粗，一般用大于2 mm2的線接地。 (3)接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近控制器，接地點(diǎn)與控制器之間的距離不大于50 m。 (4)接地線應(yīng)盡量避開強(qiáng)電回路和主回路的電線，不能避開時(shí)，應(yīng)垂直相交，應(yīng)盡量縮短平行走線長度。,二、控制系統(tǒng)接地設(shè)計(jì),第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),30,三、抗I/O信號干擾的措施 1、從抗干擾角度選擇I/O模塊 2、防輸入信號干擾的措施 3、防輸出信號干擾的措施 四、防外部配線干擾的措施 五、軟件設(shè)計(jì)的抗干擾措施,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),31,一、根據(jù)工藝過程分析控制要求 二、確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備 及I/O點(diǎn)數(shù) 三、選擇PLC 四、I/O模塊的選擇和I/O點(diǎn)的編號分配 五、程序設(shè)計(jì) 六、程序的調(diào)試,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),32,11月9日下午2:00-4:00交實(shí)驗(yàn)報(bào)告；,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),33,一、11月11日上午7:50以班級為單位拷貝PPT、項(xiàng)目報(bào)告電子版和項(xiàng)目工程，左側(cè)裝訂；同時(shí)交項(xiàng)目報(bào)告打印版； 1、項(xiàng)目難度4分，項(xiàng)目答辯12分，項(xiàng)目報(bào)告4分； 2、每人一個(gè)文件夾：班級-學(xué)號-姓名-項(xiàng)目名稱； 3、文件夾包含PPT、報(bào)告和項(xiàng)目工程； 4、項(xiàng)目報(bào)告文件名格式：班級-學(xué)號-姓名-項(xiàng)目名稱； 20100411-2010041101-XXX-汽車自動清洗指示系統(tǒng)； 5、梯形圖采用截屏方式； 6、示意圖、時(shí)序圖和PLC接線圖必須用visio畫圖； 二、每人答辯2-3分鐘； 三、可到實(shí)驗(yàn)室調(diào)試，固定實(shí)驗(yàn)臺，答辯時(shí)現(xiàn)場演示；,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),34,411（33人）：8:00-9:00 412（19人）：8:00-9:00 413（25人）：9:00-10:00 414（13人）：9:00-10:00 421（3人）：9:00-10:00 422（8人）：9:00-10:00 423（17人）：10:00-11:00,第12講 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),431（18人）：10:00-11:00 432（3人）：10:00-11:00 433（16人）：10:00-11:00 434（18人）：11:00-12:00 441（10人）：11:00-12:00 451（9人）：11:00-12:00,35,