PLC控制系统设计与调试

原创 2020-04-02 20:13  阅读

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  第7章 PLC控制系统的设计与调试 PLC的控制系统软、硬件设计 第 7章 PLC控制系统的设计与调试 学习目的: 学习 PLC 控制系统的设计和调试方法,提高实际应用的能 力。 学习内容: 综合 PLC 硬件及软件知识,联系工业控制的实际,介绍小 型PLC控制系统设计方法。 学习要求: (1)了解PLC控制系统设计的内容和步骤。 (2)掌握PLC控制系统硬件配置的方法。 (3)掌握PLC应用程序设计方法及其调试方法。 (4)系统掌握PLC控制系统设计和调试的工作步骤。 (5)了解PLC控制系统的抗干扰技术。 7.1 PLC控制系统设计的内容与步骤 7.1.1 PLC系统设计的原则与内容 1.设计原则 ? PLC控制系统设计包括硬件设计和软件设计,硬件设计 主要是系统的选型和接线设计,软件则是程序设计。 ① 深入了解现场情况,明确控制要求,最大限度地满足 被控对象对生产工艺的要求。 ② 力求控制系统安全、可靠、优质、经济。 ③ 正确合理选用电器元件,确保系统安全可靠的工作, 同时考虑产品的技术进步性及造型美观。 ④ 选用控制设备时,应考虑到今后控制规模的发展和工 艺的改进,留有适当的裕量。 7.1 PLC控制系统设计的内容与步骤 2.设计内容 ① 拟定控制系统设计的技术条件; ② 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构; ③ 选择PLC机型和扩展模块,配置系统硬件; ④ 编制 PLC 的输入 / 输出分配表和绘制输入 / 输出端子接线 图; ⑤ 根据系统对控制的要求设计用户程序; ⑥ 了解并遵循用户认知心理,人性化设计人机界面; ⑦ 设计操作台、电气柜,选择所需的电器元件; ⑧ 编写设计说明书和操作使用说明书。 根据具体控制对象,上述内容可适当调整。 7.1 PLC控制系统设计的内容与步骤 ? 7.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 ? 1 .熟悉被控对象,制定控制方案分析被控对象的工艺过程及工作 特点,了解被控对象机、电、液之间的配合,确定被控对象对 PLC 控制系统的控制要求。 ? 2.确定I/O设备根据系统的控制要求,确定用户所需的输入 (如按 钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号 指示灯等)由此确定PLC的I/O点数。 ? 3 .选择 PLC 选择时主要包括 PLC 机型、容量、 I / O 模块、电源的选 择。 ? 4.分配PLC的I/O地址根据生产设备现场需要,确定控制按钮,选 择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等各种输入输出设备的型号、 规格、数量;根据所选的 PLC的型号列出输入/输出设备与 PLC输入 输出端子的对照表,以便绘制PLC外部I/O接线 PLC控制系统设计的内容与步骤 ? 7.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 ? 5.设计软件及硬件进行PLC程序设计,进行控制柜(台)等硬件的设计 及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行,因此,PLC控制系统的 设计周期可大大缩短,而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制 线路后才能进行施工设计。 ? 6.联机调试联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。开始 时,先不带上输出设备(接触器线圈、信号指示灯等负载)进行调试。 利用编程器的监控功能,采分段调试的方法进行。各部分都调试正常后, 再带上实际负载运行。如不符合要求,则对硬件和程序作调整。通常只 需修改部分程序即可,全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运 行,如果工作正常、程序不需要修改则应将程序固化到 EPROM中,以防 程序丢失。 ? 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控制系统的硬件配置 第二节 PLC控制系统的硬件配置 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.1选择PLC机型 ? 随着 PLC 的推广普及, PLC 产品的种类和型号越来越多,功 能日趋完善。从美国,日本、德国等国家引进的PLC产品及 国内厂商组装或自行开发的PLC产品已有几十个系列。上百 种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统,编程方法、 价格等各有不同,适用的场合也各有侧重。因此,合理选 择 PLC 产品,对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标起着重 要作用。一般来说,各个厂家生产的产品在可靠性上都是 过关的,机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要, 而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择,容量选 择,输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 1、结构型式的考虑 ? PLC 的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把 PLC 的 结构紧凑,体积小,每一I/O点的平均价格也比模块式的便 宜,所以小型 PLC 控制系统多采用整体式结构。模块式 PLC 的功能扩展,I/O点数的增减,输入与输出点数的比例,都 比整体式方便灵活。维修时更换模块,判断与处理故障快 速方便。因此,对于较复杂的要求较高的系统,一般选用 模块式结构。 ? 2、对用户存贮器的要求 ? 一般PLC都用CMOS RAM作用户存贮器,为了在停电时保护用 户程序和现场数据,通常用锂电池作后备电源。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 如果被控系统的工艺要求固定不变,所编程序经调试后己 比较完善,不需要经常修改,为了防止他人随意改动控制 程序,可以采用EPROM(选购件)将用户程序固化。 ? 3、是否需要通讯联网的功能 ? 小型PLC多是以单机自动化为目的,一般没有通讯接口。如 果用户要求将PLC纳入工厂自动化控制网络,就应选用带有 通讯接口的 PLC 。高性能的小型机也带有通讯接口,通过 RS-232串行接口,与上位计算机或另一台PLC等外部设备。 ? 以上简要地介绍了PLC选型的依据和应考虑的几个问题,用 户应根据生产实际的需要,综合考虑各种因素,选择性能 价格比合适的产品。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.2 PLC容量估算 ? 1. 可编程控制器控制系统I/O点数估算 ? I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。根据被 控对象的输入信号与输出信号的总点数,选择相应规模的 可编程控制器并留有10%~15%的I/O裕量。估算出被控对象 上I/O点数后,就可选择点数相当的可编程控制器。如果是 为了单机自动化或机电一体化产品,可选用小型机,如果 控制系统较大,输入输出点数较多,被控制设备分散,就 可选用大、中型可编程控制器。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.2 PLC容量估算 ? 2. 内存估计 ? 用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响:内存利用 率;开关量输入输出点数;模拟量输入输出点数;用户的编程 水平。 ? (1)内存利用率 用户编的程序通过编程器键入主机内,最后 是以机器语言的形式存放在内存中,同样的程序,不同厂家的 产品,在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同,我 们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言 所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用户带 来好处。同样的程序可以减少内存量,从而降低内存投资。另 外同样程序可缩短扫描周期时间,从而提高系统的响应。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.2 PLC容量估算 ? (2)开关量输入输出的点数 可编程控制器开关量输入输出总点数 是计算所需内存储器容量的重要根据。一般系统中,开关量输入和开 关量输出的比为 6 : 4 。这方面的经验公式是根据开关量输入、开关量 输出的总点数给出的。所需内存字数=开关量(输入+输出)总点数*10 ? (3)模拟量输入输出总点数 具有模拟量控制的系统就要用到数字 传送和运算的功能指令,这些功能指令内存利用率较低,因此所占内 存数要增加。在只有模拟量输入的系统中,一般要对模拟量进行读入、 数字滤波、传送和比较运算。在模拟量输入输出同时存在的情况下, 就要进行较复杂的运算,一般是闭环控制,内存要比只有模拟量输入 的情况需要量大。在模拟量处理中。常常把模拟量读入、滤波及模拟 量输出编成子程序使用,这使所占内存大大减少,特别是在模拟量路 数比较多时。每一路模拟量所需的内存数会明显减少。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.2 PLC容量估算 ? 下面给出一般情况下的经验公式: ? ? ? ? ? 只有模拟量输入时: 内存字数=模拟量点数*l00 模拟量输入输出同时存在时: 内存字数=模拟量点数*200 这些经验公式的算法是在 10点模拟量左右,当点数小于 10 时,内存字数要适当加大,点数多时,可适当减小。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.2 PLC容量估算 ? (4)程序编写质量 用户编写的程序优劣对程序长短和运 行时间都有较大影响。对于同样系统不同用户编写程序可 能会使程序长度和执行时间差距很大。一般来说对初编者 应为内存多留一些余量,而有经验的编程者可少留一些余 量。 ? 综上所述,推荐下面的经验计算公式: ? 总存储器字数=(开关量输入点数+开关量输出点数)*l0+ 模拟量点数*150。然后按计算存储器字数的25%考虑裕量。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.3 输入输出模块的选择 ? 可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备(按钮、 限位开关;接近开关等)的高电平信号为机器内部电平信 号,模块类型分直流 5 、 12 、 24 、 48 、 60V 几种;交流 115V 和 220V 两种。由现场设备与模块之间的远近程度选择电压 的大小。一般 5 、 12 、 24V 属低电平,传输距离不宜太远, 例如5V的输入模块最远不能超过 10m,另外高密度的输入模 块如 32 点、 64 点,同时接通点数取决于输入电压和环境温 度。一般讲,同时接通点数不得超过60%。为了提高系统的 稳定性,必须考虑门槛电平的大小。门槛电平值越大,抗 干扰能力越强,传输距离也就越远。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.3 输入输出模块的选择 ? 输出模块的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的 控制信号。对于开关频繁、电感性、低功率因数的负载, 推荐使用晶闸管输出模块,缺点是模块价格高;过载能力 稍差。继电器输出模块优点是适用电压范围宽,导通压降 损失小,价格便宜,缺点是寿命短,响应速度慢。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。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。 ? 7.2.4 电源模块的选择 ? 电源模块的选择比较简单,只需要考虑电流总量即可。即 其额定输出电流必须大于CPU、I/O等耗电总和。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.5 分配输入/输出点 ? 1. 输入点的简化 ? (1)合并输入 如果某些信号的逻辑关系总是以“串联”或 “并联”的方式整体出现,这样的信号在接入输入点之前, 先按照相应的关系接好线,再接到输入点。 ? (2)分时分组输入 有些信号可以按输入时刻分成几组,比 如自动情况有7个输入信号,手动情况有6个不同的输入信号, 但自动和手动程序不会同时执行,这样只要增加一个自动 / 手动指令选择信号的基础上,就可实现上述功能。 ? (3)采用拨码开关 有些控制系统有多种工作模式,此时若 采用一位“ BCD”拨码开关,只使用 4 点输入,就可以有 10 种 模式可供选择。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.5 分配输入/输出点 ? 1. 输入点的简化 ? ( 4 )减少多余输入信号 如果通过 PLC 程序就可判定输入 信号的状态,则可以减少一些多余信号的输入。 ? ( 5 )某些设备可以不进 PLC 有些信号功能简单,涉及面 很窄,有时没有必要作为PLC的输入,将他们放在外部电路 同样可以满足要求。 ? 2. 输出点的简化 ? (1)负载的并联使用 系统中有些负载的通/断状态完全相 同可以使用一个输出点驱动。条件是:负载电压抑制,总 负荷不超过允许容量。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.5 分配输入/输出点 ? 2. 输出点的简化 ? ( 2 )接触器辅助触点的使用 控制电动机等大功率负载时, 一般都是PLC输出带接触器线圈,接触器除主触点外,还有 辅助触点可以使用,其辅助触点可以带指示灯。 ? ( 3 )用闪烁的方法扩展指示灯的功能 指示灯实际上不只 是亮灭两种工作状态,在有些情况下可使指示灯闪烁来指 示工作状态。 ? ( 4 )用数码显示器代替指示灯 如果系统指示灯很多,可 以使用数码显示器代替指示灯,这样可以节省输出节点。 如果使用8个PLC驱动两位数码显示器。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.5 分配输入/输出点 ? 2. 输出点的简化 ? ( 2 )接触器辅助触点的使用 控制电动机等大功率负载时, 一般都是PLC输出带接触器线圈,接触器除主触点外,还有 辅助触点可以使用,其辅助触点可以带指示灯。 ? ( 3 )用闪烁的方法扩展指示灯的功能 指示灯实际上不只 是亮灭两种工作状态,在有些情况下可使指示灯闪烁来指 示工作状态。 ? ( 4 )用数码显示器代替指示灯 如果系统指示灯很多,可 以使用数码显示器代替指示灯,这样可以节省输出节点。 如果使用8个PLC驱动两位数码显示器。 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.6 输出点的保护 ? 系统在带感性负载时,要抑制在关闭电源时电压的升高, 可以采用下面的方法来设计合适的抑制电路。 ? 1. 直流晶体管输出的保护 ? 对于大电感或频繁开关的感性负载可以使用外部二极管或 齐纳二极管来保护内部电路。 内部电路 +VDC 内部电路 +VDC 电感 电感 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.6 输出点的保护 ? 2. 继电器输出控制直流负载的保护 ? 电阻-电容网络能用于低压直流继电器电路中,起到吸收过 电压的作用。 ? 3. 继电器和交流输出控制交流电源的保护 ? 使用115/230V电源时,可将电阻-电容网络并联在负载两端, 同时采用压敏电阻吸收限制峰值电压。 +VDC 内部电路 R C 内部电路 R MOV C ~ 电感 电感 7.2 PLC控制系统的硬件设计 ? 7.2.7 安全回路设计 ? 安全回路是为保护负载或控制对象,防止操作错误或失控 而设计的连锁控制回路,安全回路给 PLC 输入信号,以便 PLC进行保护处理,包括以下几个方面: ? 1. 短路保护 应该在外部输出电路中设置短路保护,加装 熔断器。 ? 2.互锁连锁措施 除程序设置互锁外,PLC外部线路也要设 置互锁。 ? 3.零压保护与紧急停车措施 停电保护和紧急停车。 ? 4. 极限保护 也称越限保护,当负载超过限定位置后,直 接切断电源,同时将信号输入PLC。 7.3 PLC控制系统的软件设计 第三节 PLC控制系统的软件设计 7.3 PLC控制系统的软件设计 ? PLC 系统硬件配置后,可进行应用程序设 计。 PLC 应用程序的设计是软、硬件知识 的综合应用,有时硬件设计与应用程序设 计可同时进行。 ? 要设计好 PLC 的应用程序,必须充分了解 被控对象的生产工艺、技术特性、控制要 求等。 7.3 PLC控制系统的软件设计 ? 7.3.1 PLC应用软件设计的内容 ? PLC的应用软件设计是指根据控制系统硬件结构和工艺要求, 使用相应的编程语言,编制用户控制程序和形成相应控制 文件的过程。主要内容包括: ? 确定程序结构; ? 定义输入输出、中间标志、定时器、计数器和数据区等参 数表; ? 编制程序; ? 编写程序说明书。 ? PLC应用软件设计还包括文本显示器或触摸屏等人机界面设 备及其特殊功能的组态。 7.3 PLC控制系统的软件设计 ? 7.3.2 PLC控制系统软件设计的一般步骤 ? 1.熟悉被控制对象、制定设备运行方案,进行系统框图设计 了解被 控对象机、电、液之间的配合,确定被控对象对PLC控制系统的控制要 求。 ? 2.熟悉编程语言 选择合适的编程语言形式,熟悉指令系统和参数分 类,详尽的掌握各指令功能 ? 3.定义参数表,分配I/O编号 参数表的定义包括对输入/输出、中间 标志、定时器和数据区的定义。以电动机Y-Δ换接启动为例。 符号 SB_2 SB_1 FR KM3_NC KM1 地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 Q0.0 注释 启动按钮 停止按钮 电机过热保护 星连接断开确认 主电源 符号 KM2 KM3 地址 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 注释 三角形运行 星形连接启动 7.3 PLC控制系统的软件设计 ? 7.3.2 PLC控制系统软件设计的一般步骤 ? 4.设计应用程序 如果有操作系统支持,尽量使用高级形式编程 语言,在编程过程中,根据实际需要,对中间标志信号表进行逐个 定义,要注意节省内存空间;及时对程序进行注释。 ? 5 .程序调试 开始时,先不带上输出设备(接触器线圈、信号指 示灯等负载)进行调试。利用编程器的监控功能,采分段调试的方 法进行。各部分都调试正常后,再带上实际负载运行。如不符合要 求,则对硬件和程序作调整。通常只需修改部分程序即可,全部调 试完毕后,交付试运行。 ? 6.编写程序说明书 程序说明书是整个程序内容的综合性说明文 档,是整个设计工作的总结,包括程序设计依据、程序基本结构、 各功能单元分析、使用的公式原理、参数来源及运算过程等。 7.3 PLC控制系统的软件设计 ? 7.3.3 常用基本环节编程 ? 所谓常用基本环节很多是借鉴继电 -接触器控制电路的基本 环节。设计方法主要有经验设计法和逻辑设计法,逻辑设 计是以逻辑代数为理论基础,通过列写输入输出的逻辑表 达式,再转换成梯形图; ? 经验设计法要求设计者具有较丰富的实践经验,掌握较多 的典型应用程序的基本环节。根据被控对象对控制系统的 具体要求,凭经验选择基本环节,并把它们有机地组合起 来。其设计过程是逐步完善的,一般不易获得最佳方案, 程序初步设计后,还需反复调试、修改和完善,直至满足 被控对象的控制要求。 7.3 PLC控制系统的软件设计 ? 1. 起动、保持、停止控制 ? SET、RESET分开控制的梯形图 SR触发器起保停梯形图 ? ? ? ? ? ? 2. 互锁控制 单重互锁 双重互锁 3. 时间控制 长延时梯形图(1) 长延时梯形图(2) 4. 边沿信号检测 指令检测法 S7-200 中有专门的上升沿检测指令和下降沿 检测指令 ? 程序检测法 ? 上升沿检测程序 下降沿检测程序 7.4 PLC控制系统的软件设计 第四节 PLC控制系统的抗干扰设计 7.4 PLC控制系统的抗干扰设计 ? 可编程序控制器简称 PLC,它是一种特殊的控制计算机, 具有编程简单、通用性好、功能强等优点。广泛应用于工 业控制领域和其他民用设备中,它直接连接被控设备的电 子设备。因此很容易被周围干扰源干扰而引起控制系统产 生误动作。为了让控制系统稳定工作,提高可靠性,在系 统设计与安装时应采取一定的抗干扰措施。 ? 7.4.1 抗电源干扰措施 ? PLC 系统一般由工业用电网络供电。工业系统中的某些大 设备的启动、停机等,可能引起电源过压、欠压、浪涌、 下陷及产生尖峰干扰,这些电压噪声均会通过电源内阻耦 合到PLC系统的电路,给系统造成极大的危害。 7.4 PLC控制系统的抗干扰设计 ? 7.4.1 抗电源干扰措施 ? 在实际应用中,主要采用以下措施来减小因电源干扰造成 的PLC控制系统故障。 ? (1)采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰。 ? 电网干扰串入 PLC 控制系统主要通过 PLC 系统的供电电源 (如 CPU电源、I/O 电源等)、变送器供电电源和与 PLC 系 统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。对于 PLC 系统供电的电源,一般都采用隔离性能较好的电源, 为保证电网馈电不中断,可采用在线式不间断供电电源 (UPS)供电,提高供电的安全可靠性。而且UPS还具有较 强的干扰隔离性能,是一种PLC控制系统的理想电源。 7.4 PLC控制系统的抗干扰设计 ? 7.4.1 抗电源干扰措施 ? (2)硬件滤波措施 在干扰较强或要求较高的场合,应该 使用带屏蔽层的隔离变压器对PLC系统供电,还可以在隔离 变压器的一次侧串联滤波器,同时设计时还应注意: ? ① 连线最好采用双绞线,以抑制共模干扰。 ? ② 隔离变压器的屏蔽层要良好接地。 ? ③ 变压器的一次侧和二次侧分开。 ? ④ PLC电源、I/O电源和其他设备电源分开。 ? (3)选择合适的接地系统 ? 系统接地有浮地、直接接地和电容接地三种方式。对PLC控 制系统而言,它属高速低电平控制装置,应采用直接接地 方式。 7.4 PLC控制系统的抗干扰设计 隔离变压器 PLC 系统 ~220V ~220V 滤波器 ? 7.4.2 控制系统的接地设计 ? 完善接地系统是提高 PLC 控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 接地系统混乱主要是各个接地点的电位分布不均,不同接地点之 间存在地电位差,引起地环路干扰电流,影响PLC系统安全和正 常工作。因此,接地应以减小或消除同系统中不同性质的接地 (如防雷地、外壳地、工作地、静电地等)之间的电位差为目的, 严格按照对接地连接电阻的要求,选用适当的布线,将接地采用 分类汇总,最终与总接地板联结的方式,实现等电位连接。 7.4 PLC控制系统的抗干扰设计 隔离变压器 PLC 系统 ~220V ~220V 滤波器 ? 7.4.2 控制系统的接地设计 ? 接地的目的有两个:其一是为了安全;其二是为了抑制干 扰。常用的接地方式有三种,分别是串联式单点接地、并 联式单点接地、多分支单点接地。PLC常用的接地方式是单 独接地。 ? PLC控制系统的地线包括:系统地、交流地、屏蔽地和保护 接地等几种。 7.4 PLC控制系统的抗干扰设计 ? 7.4.2 抗电源干扰措施 ? 完善接地系统是提高PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之 一。接地系统混乱主要是各个接地点的电位分布不均,不 同接地点之间存在地电位差,引起地环路干扰电流,影响 PLC系统安全和正常工作。因此,接地应以减小或消除同系 统中不同性质的接地(如防雷地、外壳地、工作地、静电 地等)之间的电位差为目的,严格按照对接地连接电阻的 要求,选用适当的布线,将接地采用分类汇总,最终与总 接地板联结的方式,实现等电位连接。 ? 设计PLC系统接地时,应注意以下几点:接地线尽量采用较 大的线径;靠近控制器;尽量避开强电回路和主回路,不 能避开时,应垂直相交。 7.4 PLC控制系统的抗干扰设计 ? 7.4.3 抗I/O干扰设计 ? 与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各 类信号之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两 种途径:一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入 的电网干扰,这往往被忽略;二是信号线受空间电磁辐射 感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰。 ? 由信号引入干扰会引起 I / O 信号工作异常和测量精度大大 降低,严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统, 还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成 逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰 造成 I / O 模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况 也很多。 7.4 PLC控制系统的抗干扰设计 ? 7.4.3 抗I/O干扰设计 ? (1)从抗干扰角度选择I/O模块,要考虑以下因素: ? 1 ) I/O 信号与内部回路隔离的模块比不隔离的模块抗干扰 性能好; ? 2)无触点输出模块比有触点输出模块在控制器侧产生的干 扰小; ? 3)输入信号ON/OFF电压差大抗干扰性能好。 ? (2)安装与布线)动力线与信号线、输入信号线和输出信号线)远离干扰源,柜内PLC应远离动力线)交流输出线和直流输出线不要使用同一根电缆,避免与 动力线 PLC控制系统的抗干扰设计 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 7.4.3 抗I/O干扰设计 (3)考虑I/O端的接线)接线不要太长、输入输出分开; 2 )输出端接线分为独立输出和公共输出, PLC 输出端子若 接有感性负载,应施加隔离措施,抑制可能产生干扰; 3)输出端采用相应的吸收回路,加强吸收端的保护。 (4)对变频器干扰的抑制 1)加隔离变压器,与抗电源干扰措施相同; 2)使用滤波器; 3)使用输出电抗器,在变频器到电动机之间增加电抗器主 要是减少变频器在能量传输过程中的电磁辐射,以免影响 其他负载工作。 7.5 PLC控制系统的调试 第五节 PLC控制系统的调试 7.5 PLC控制系统的调试 ? 系统调试是系统在正式投入使用前的必须步骤。PLC控制 系统的调试既有硬件部分的调试,又要进行软件调试。 由于硬件接线比较简单,所以调试相对比较容易,主要 是对PLC程序的调试。控制系统调试步骤可按下图进行: ? 7.5.1 应用程序离线调试 ? 首先是应用程序的检查过程,应随编 随检;其次条件允许,尽量进行模拟 调试;第三发现问题及时修改,防止 由于程序段过多难于检查出问题出现 的具体位置;在没有 PLC 硬件时,可 以采用仿真进行调试。 应用程序离线调试 控制系统硬件检查 应用程序在线 PLC控制系统的调试 ? 7.5.2 控制系统硬件检查 ? 1.系统硬件电路通电前检查 ? 根据电气原理图、安装图、电器布置图检查各元件位置、 接线是否正确,外观有无损坏,保护电器整定值是否与保 护对象符合,重点检查交直流间、不同电压等级间及相间、 正负极之间是否有接线错误。具体步骤是: ? 1 )检查各电器的外接线端子号是否一致,重点是 PLC 的电 源和公共端; ? 2)检查动力线路(主电路)的接线)检查PLC的供电电源和输出电源; ? 4)最后对照原理图检查主回路和控制回路各接线的线号, 尤其是PLC端子与程序之间的对应。 7.5 PLC控制系统的调试 3N~55Hz 380V L1 L2 L3 主接触器 角接触器 星接触器 QF PLC电源 公共端 公共端 FR FU KM1 KM2 KM3 N 1L 0.0 0.1 0.2 . 2L 0.3 0.4 0.5 N L1 KM1 KM2 CPU 6ES7 212-BD22-0XB0 1M U1 U2 V1 0.0 0.1 0.2 0.3 2M 0.4 0.5 0.6 0.7 M L+ M 3~ V2 W1 W2 SB2 SB1 FR KM3 公共端 公共端 KM3 24V电源输出 星断开确认 起动按钮 停止按钮 过载保护 7.5 PLC控制系统的调试 ? 7.5.2 控制系统硬件检查 ? 2.系统硬件电路通电检查 ? 在充分了解系统的工作原理和控制功能的基础上,通电检 查的内容和步骤包括: ? 1 )通电检查供电电源,接通电源开关 PLC 上指示灯亮,如 有异常立即断开电源检查原因; ? 2)检查输入点,按下按钮,各指示灯应该发光,连接的常 闭点断开时,该输入点应该熄灭; ? 3 )检查输出点,有时需要外围设备配合动作, PLC 输出点 可以采用强制的办法使其接通,看外围设备是否动作,对 于有短路可能的两个输出点,要先断开电源,看其是否同 时动作。 7.5 PLC控制系统的调试 ? 7.5.3 应用程序在线调试 ? 将模拟调试完毕的应用程序下载到 PLC ,然后使 PLC 处于运 行状态,按控制要求运行程序,发现问题,及时解决。 ? 1. 检查程序是否按设计要求运行,是否会出现死循环等故 障; ? 2.对于出现的异常情况,重新检查程序,修改错误程序; ? 3. 如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大,为了缩 短调试时间,可以在调试时将它们减小,模拟调试结束后 再写入它们的实际设定值。 ? 4. 把原有程序另存一个 , 在另存的程序上作修改。文件命 名一个主要的程序名称,标注第几次修改,凯发下载,并加上修改的 日期,最好是在文件名外加上简要的修改标题。 7.5 PLC控制系统的调试 ? 7.5.4 现场调试 ? PLC程序现场调试指在工业现场,所有设备都安装好后,所 有连接线都接好后的实际调试。也是PLC程序的最后调试。 现场调试的目的是,调试通过后,可交给用户使用,或试 运行。现场调试参与的人员较多,要组织好,要有调试大 纲。依大纲,按部就班地一步步推进。 ? 开始调试时,设备可先不运转,甚至不要带电。可随着调 试的进展逐步加电、开机、加载,直到按额定条件运转。 具体过程大体是: ? 1)要查接线、核对地址。要逐点进行,要确保正确无误。 可不带电核对,那就是查线,较麻烦。也可带电查,加上 信号后,看电控系统的动作情况是否符合设计的目的。 7.5 PLC控制系统的调试 ? 7.5.4 现场调试 ? 2)检查模拟量输入输出。看输入输出模块是否正确,工作 是否正常。必要时,还可用标准仪器检查输入输出的精度。 ? 3)检查与测试指示灯。控制面板上如有指示灯,应先对应 指示灯的显示进行检查。一方面,查看灯坏了没有,另一 方面检查逻辑关系是否正确。指示灯是反映系统工作的一 面镜子,先调好它,将对进一步调试提供方便。 ? 4)检查手动动作及手动控制逻辑关系。完成了以上调试, 继而可进行手动动作及手动控制逻辑关系调试。要查看各 个手动控制的输出点,是否有相应的输出以及与输出对应 的动作,然后再看,各个手动控制是否能够实现。如有问 题,立即解决。 7.5 PLC控制系统的调试 ? 7.5.4 现场调试 ? 5)半自动工作。如系统可自动工作,那先调半自动工作能 否实现。哪个步骤或环节出现问题,就着手解决哪个步骤 或环节的问题。 ? 6)自动工作。在完成半自动调试后,可进一步调试自动工 作。 ? 7)调试模拟量、脉冲量控制。最主要的是选定合适控制参 数。参数也要作多种选择,再从中选出最优者。有的PLC能 够自整定获得PID参数。 ? 8)异常条件检查,完成上述所有调试,整个调试基本也就 完成了。为系统顺利运行起见,再进行异常条件检查,找 出一些难以避免的非法操作、停机保护或是报警提示。 本章小结 PLC控制系统设计与调试的一般步骤 (一)分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点,了解被控对象机、 电、液之间的配合,提出被控对象对 PLC控制系统的控制要 求,确定控制方案,拟定设计任务书。 (二)确定输入/输出设备 根据系统的控制要求,确定系统所需的全部输入设备(如: 按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备 (如:接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等),从 而确定与PLC有关的输入/输出设备,以确定PLC的I/O点数。 (三)选择PLC PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。 本章小结 PLC控制系统设计与调试的一般步骤 (四)分配I/O点并设计PLC外围硬件线.分配I/O点 画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表, 该部分也可在第2步中进行。 2.设计PLC外围硬件线路 画出系统其它部分的电气线路图,包括主电路和未进入 PLC 的控制电路等。 由 PLC 的 I/O 连接图和PLC 外围电气线路图组成系统的电气原 理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。 本章小结 PLC控制系统设计与调试的一般步骤 (五)PLC程序设计 1. 程序设计 根据系统的控制要求,采用合适的设计方法来设计 PLC程序。程序要以满 足系统控制要求为主线,逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序, 逐步完善系统指定的功能。除此之外,程序通常还应包括以下内容: 1 )初始化程序。在 PLC 上电后,一般都要做一些初始化的操作,为启动 作必要的准备,避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有:对 某些数据区、计数器等进行清零,对某些数据区所需数据进行恢复, 对某些继电器进行置位或复位,对某些初始状态进行显示等等。 2)检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立,一般在程序设计 基本完成时再添加。 3)保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分,必须认真加 以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱,。 本章小结 PLC控制系统设计与调试的一般步骤 (五)PLC程序设计 2. 程序模拟调试 程序模拟调试的基本思想是,以方便的形式模拟产生现场实际 状态,为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信 号的方式不同,模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形 式。 1 )硬件模拟法是使用一些硬件设备(如用另一台 PLC 或一些输 入器件等)模拟产生现场的信号,并将这些信号以硬接线的 方式连到PLC系统的输入端,其时效性较强。 2 )软件模拟法是在 PLC 中另外编写一套模拟程序,模拟提供现 场信号,其简单易行,但时效性不易保证。模拟调试过程中, 可采用分段调试的方法,并利用编程器的监控功能。 本章小结 PLC控制系统设计与调试的一般步骤 (六)硬件实施 硬件实施方面主要是进行控制柜(台)等硬件的设计及现场施工。由于程序设计 与硬件实施可同时进行,因此 PLC 控制系统的设计周期可大大缩短。主要内容 有: 1) 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线)设计系统各部分之间的电气互连图。 3)根据施工图纸进行现场接线,并进行详细检查。 (七)联机调试 联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐 进,从 PLC 只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调 试。如不符合要求,则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。 全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运行,如果工作正常、程序不需要 修改,应将程序固化到EPROM中,以防程序丢失。 (八)整理和编写技术文件 技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、 PLC 程 序以及使用说明书等。

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