plc控制系统设计的一般步骤doc

原创 2020-02-08 01:03  阅读

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  可编辑版 Word完美格式 plc控制系统设计的一般步骤 丰炜PLC说明资料1-PLC系统设计及选型方法 在现代化的工业生产设备中,有大量的数字量及模拟量的控制装置,例如电机的起停,电磁阀的开闭,产品的计数,温度、压力、流量的设定与控制等,工业现场中的这些自动控制问题,若采用可编程控制器(PLC)可以轻松的解决,PLC已成为解决自动控制问题最有效的工具之一,越来越广泛的应用于工业控制领域中,本文简要叙述了PLC控制系统设计的步骤及PLC的基本选型方法,供大家参考。 一、可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤 ( 1 )深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 这是整个系统设计的基础,以后的选型、编程、调试都是以此为目标的。 a .被控对象就是所要控制的机械、电气设备、生产线或生产过程。 b .控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和连锁等。对较复杂的控制系统,还可将控制任务分成几个独立部分,这样可化繁为简,有利于编程和调试。 ( 2 )确定 I/O 设备 根据被控对象的功能要求,确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器、编码器等,常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀、变频器、伺服、步进等。 ( 3 )选择合适的 PLC 类型 根据已确定的用户 I/O 设备,统计所需的输入信号和输出信号的点数,选择合适的 PLC 类型,包括机型的选择、 I/O 模块的选择、特殊模块、电源模块的选择等。 ( 4 )分配 I/O 点 分配 PLC 的输入输出点,编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着就可以进行 PLC 程序设计,同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 ( 5 )编写梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作,也是比较困难的一步,要设计好梯形图,首先要十分熟悉控制要求,同时还要有一定的电气设计的实践经验。 ( 6 )进行软件测试 将程序下载到 PLC 后,应先进行测试工作。因为在程序设计过程中,难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前,必需进行软件测试,以排除程序中的错误,同时也为整体调试打好基础,缩短整体调试的周期。 ( 7 )应用系统整体调试 在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后,就可以进行整个系统的联机调试,如果控制系统是由几个部分组成,则应先作局部调试,然后再进行整体调试;如果控制程序的步序较多,则可先进行分段调试,然后再连接起来总调。调试中发现的问题,要逐一排除,直至调试成功。 ( 8 )编制技术文件 系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图等。 在PLC系统设计时,确定控制方案后,下一步工作就是PLC的选型工作。应详细分析工艺过程的特点、控制要求,明确控制任务和范围,确定所需的操作和动作,然后根据控制要求,估算输入输出点数、确定PLC的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。下面结合我公司丰炜PLC具体说明一下选型步骤及系统设计时注意事项。 二、 PLC 型号的选择 ( 1 )通讯功能选择 根据系统的工艺要求,首先应确定系统用 PLC单机控制,还是用PLC形成网络,以及是否和其他设备有通信,如触摸屏,变频器,检测控制设备等等。这样就可以根据通讯接口数量、类型(RS-232,422,485)及通讯协议,规划PLC类型和通讯扩充卡或通讯扩充模块。 ( 2 )控制功能选择 根据系统的工艺要求,应确定系统是否有A/D、D/A转换,温度采集控制,比例阀控制等工艺要求,选择VB系列相应的特殊模块,同时根据特殊模块数量选择VB系列相应的主机(VB0可接4个特殊模块,VB1可接8个特殊模块,VB2可接16个特殊模块)。 ( 3 )高速计数及高速脉冲输出选择 根据系统的工艺要求,确认系统是否有高速计数或高速脉冲输出及相应的点数和频率,来选择相应型号的主机。 丰炜PLC全系列都具有软体32位元上下数带停电保持高速计数器,其中单相计数器11点(最高计数频率10KHz),双相计数器5点(最高计数频率10KHz),A/B相计数器5点(最高计数频率5KHz,VH系列为4点)。VB1系列在软体计数器基础上还有2点最高计数频率高达200KHz的硬体32位元高速计数器。 关于高速脉冲输出,VH仅有1点7KHz的脉冲输出,VB0及VB2各有2点7KHz的脉冲输出,VB1有2点20KHz和2点200KHz的脉冲输出(VB1系列专为高速输入及速位控制应用而设计)。 其中需要注意的是高速脉冲输出应采用晶体管输出形式,不然很容易损坏。由于高速计数器只有输入端X0-X7 ,当其中某些点被占用后,其对应的其他高速计数器将不可再使用。 ( 4 )I/O点数及输入输出形式选择 要先弄清除控制系统的 I/O 总点数,再按实际所需总点数的 10 ~ 20 %留出备用量(为系统的改造等留有余地)后确定所需 PLC 的点数。然后根据系统的外部电路选择合适的输入输出形式。 三.输入回路的设计 ( 1 )电源回路 PLC供电电源一般为 AC85—240V(也有DC24V),适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应加装电源净化元件(如电源滤波器、1:1隔离变压器等)。注:丰炜PLC供电交流电源为 AC85—264V直流电源为 DC21—28V。 ( 2 )PLC上DC24V电源的使用 各公司 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)。注:丰炜PLC交流电源主机及扩充机自带DC24V输出规格为:DC24V±15% 420mA,且内部有保护电路可有效防止电源短路情况。 ( 3 )外部DC24V电源 若输入回路有 DC24V供电的接近开关、光电开关等,而PLC上DC24V电源容量不够时,要从外部提供DC24V电源,具体接线方法请参阅PLC硬体说明书。 ( 4 )输入的灵敏度 各厂家对PLC的输人端电压和电流都有规定,以丰炜PLC为例,丰炜PLC的输入值为:DC24V、7mA,启动电流为3.5mA以上,关断电流为1.5mA以下,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,输入反应时间为10mS(X0~X7 VB系列可变更为0~60mS,VH系列可变更为0~15mS)隔离方式为光耦隔离,VH输入型号形式为无电压接点或NPN开集电极晶体管,VB输入型号形式为无电压接点或NPN/PNP开集电极晶体管。 四.输出回路的设计 ( 1 )各种输出方式之间的比较 a.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及响应时间决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少,一般在10万次以上,响应时间为10ms b.晶体管输出:最大优点是适应于高频动作,响应时间短,OFF→ON:20uS以下,ON→OFF:100uS以下,但它只能带 DC 5—30V的负载,最大输出负载电流为0.5A/点,但每4点共COM不得大于0.8A。 ( 2 )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路,可有效保护PLC。 用于正反转的接触器同时合上是十分危险的事情,像这样的负载除了在PLC内部已进行软件互锁外,在PLC的外部也应进行互锁,以加强系统的可靠性。 ( 3 )“COM”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4个输出点,有的带1个输出点。当负载的种类多,且电流大时,采用一个“COM”点带1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4个输出点的PLC产品,这样会对电路设计带来很多方便。每个“COM”点处加一熔丝,以继电器输出为例,1个输出时加2—3A的熔丝,4点输出的加5—10A的熔丝,因为PLC内部一般没有熔丝,为避免负载短路而烧毁基板,请在外部安装保险丝。 ( 4 )PLC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,也可以用固态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。印制板应做成插拔式,易于维修。丰炜新推出的VB系列IDC连接器机型,就提供MOSFET及继电器转接模组的,在以后的资料中我们会详细说明。 五.扩充模块及特殊模块之电源供应 PLC主机及扩充机本身具备电源供给电路,而扩充模块及特殊模块的电源供应(5V及12V,5V用于提供CPU、总线V用于提供驱动负载电压),必须依赖主机及扩充机提供,VB系列还可以借助VB-PWR电源扩充模块提供。 六.PLC的输入输出布线 PLC的输入输出布线也有一定的要求,请看各产品的使用说明书。

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