第五章 可编程控制器的应用设计.doc

学习目标:
了解可编程控制器设计的基本原则与步骤;
掌握节省I/O点数的常用方法;
掌握PLC实际应用中的注意事项。
第五章可编程控制器的应用设计
第一节可编程控制器控制系统设计的基本原则和步骤
一、可编程控制器控制系统的设计原则
任何一个电气控制系统所要完成的控制任务,都是为使控制对象(生产控制设备、自动化生产线、生产工艺过程等)满足提出的各项性能指标,最大限度的提高劳动生产率,保证产品质量,减轻劳动强度和危害程度,提高自动化水平。因此,在设计PLC控制系统时,应遵循的基本原则。
最大限度的使被控对象满足提出的各项性能指标:设计人员在进行设计前,就应深入现场进行调查研究,搜集资料,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,以便协同解决在设计过程中出现的各种问题。
确保控制系统的安全可靠:可靠性就是生命线,不能安全可靠工作的电气控制系统,不可能长期投入生产运行的,尤其是在以提高产品产量和质量,保证生产安全为目标的应用场合,必须将可靠性放在首位,必要时应构成冗余控制系统。
力求控制系统简单:在能够满足控制要求和保证可靠工作的前提下,应力求控制系统构成简单。只有构成简单的控制系统才具有经济性、实用性的特点,才能做到使用方便和维护容易。
留有适当的裕量:考虑到生产规模的扩大,生产工艺的改进等要充分利用可编程控制器易于扩充的特点,在选择PLC的容量(包括存储器的容量、机架插槽数、I/O点的数量等)时,应留有适当的裕量。
二、可编程控制器控制系统设计的主要内容
明确设计任务和技术条件
在设计任务书中,应明确各项设计要求、约束条件及控制方式。因此,设计任务书是整个系统设计的依据。
确定用户输入设备和输出设备
要明确输入设备的类型(如控制按钮、形成凯管、操作开关、检测元件、保护器件、传感器等)和数量,输出设备的类型(如信号灯、接触器、继电器等执行元件)和数量以及由输出设备驱动的负载(如电动机、电磁阀等),并进行分类、汇总。
选择可编程控制器的机型
正确、合理的选择机型对于保证整个系统的技术经济性能指标起着重要作用。
分配I/O通道,绘制I/O接线图
通过多用户输入、输出设备的分析、分类和整理,进行相应的I/O通导分配,并据此绘制I/O接线图。至此,基本完成了PLC控制系统的硬件设计。
设计控制程序
一般采用梯形图语言设计系统的控制程序。
必要时设计非标准设备
在进行设备选形式,应尽量选用标准设备。如无标准设备可选,还可能需要设计操作台、控制贵、模拟显示屏等非标准设备。
编程控制系统的技术软件
在设计任务完成后,要编制系统的技术文件。技术文件一般应包括设计说明书、使用说明书、I/O接线图和控制程序(如梯形图)
三、可编程控制器控制系统设计的一般步骤(参考图5-1)
评估控制任务
在设计前,因该首先把PLC控制与其他控制方式,主要是与继电器控制和微机控制加以比较,特别是从以下几个方面予以考虑。
控制规模
工艺复杂程度
可靠性要求
数据处理程度
PLC的选型
I/O输入、输出处设备的数量和性质
在选择PLC时,首先应对系统要求的输入、输出有详细得了解,即输入量有多少,输出量有多少,哪些是开关(或数字)量,哪些是模拟量,对于数字型输出量还应了解负载的性质,以选择合适的输出形式(继电器型、晶体管型、双向晶闸管型)及决定选择整体式还是模块式的PLC.
以下图表例讲解:典型电气传动设备及常用电气元件所需I、O点数
序号
电气设备、元件
输入点数
输出点数
I/O总数
1
单向运行的交流笼型电动机
4
1
5
2
可逆运行的交流笼型电动机
5
2
7
3
Y-D启动的交流笼型电动机
4
3
7
4
单向运行的变极电动机
5
3
8
5
可逆运行的变极电动机
6
4
10
6
单向运行的直流电动机
9
6
15
7
可逆运行的直流电动机
12
8
20
8
单线圈电磁阀
2
1
3
9
双线圈电磁阀
3
2
5
10
比例阀
3
2
5
11
按钮开关
1
1
12
光电管开关
2
2
13
信号灯
1
1
14
拨码开关
4
4
15
三挡波段开关
3
3
16
行程开关
1
1
17
接近开关
1
1
18
电磁抱闸
1
1
19
风机
1
1
20
位置开关
2
2
21
功能控制单元
20(16,32,48)
以可逆运行的交流笼型电动机为例:输入信号需要有正向起动按钮、反向起动按钮、停止按钮以及需要正反向连锁的接触器反馈信号(将正、反向接触器的输出信号都反馈到