凯发下载第7部分 PLC控制系统设计与调试课件-P

原创 2020-04-18 21:09  阅读

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  承德石油高等专科学校电气与电子系 ? PLC控制系统设计的内容和步骤 ? PLC控制系统的硬件设计 ? PLC控制系统的软件设计 ◆ PLC控制系统的抗干扰性设计 ◆ PLC控制系统的调试 ? PLC控制系统设计的内容和步骤 任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生 产设备或生产过程)的工艺要求,以提高生产效率 和产品质量。 PLC控制系统是将硬件和软件分开,凯发下载着力进行软件 的编程设计。但是,不论什么控制系统,在设计规 划时,必须符合电气控制系统设计的基本原则。 PLC系统设计的原则与内容 在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则: (1)最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求,这些生 产工艺要求是电气控制系统设计的依据。因此在设计前,应深入现场进 行调查,搜集资料,并与生产过程有关人员、机械设计人员、实际操作 者密切配合,明确控制要求,共同拟定电气控制方案,协同解决设计中 的各种问题,使设计成果满足生产工艺要求。 (2)在满足生产工艺要求前提下,设计方案力求简单、经济、合理, 不要盲目追求自动化和高指标。力求控制系统操作简单、使用及维修方 便。 (3)正确、合理地选用电器元件,确保控制系统安全可靠地工作,同 时考虑技术进步、造型美观。 (4)为适应生产的发展和工艺的改进,在选择控制设备时,设备能力 留有适当余量。 PLC系统设计的原则与内容 设计内容: (1)拟订控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形 式来确定,它是整个设计的依据。 (2)选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。 (3)选定PLC的型号。 (4)绘制电气原理图及PLC的输入/输出分配表。 (5)根据系统设计的要求编写软件规格说明书,然后再用相应的编程 语言(常用梯形图)进行程序设计。 (6)了解并遵循用户认知心理学,重视人机界面的设计。 (7)设计操作台、电气柜。 (8)编写设计说明书和使用说明书。 根据具体任务,上述内容可适当调整。 PLC控制系统设计的一般步骤 1.熟悉控制对象设计工艺布置图 2.PLC选型及确定硬件配制 3.设计电气原理图并编制材料清单 4.设计控制台(柜) 5.设计安装所需的图纸 6.编制控制程序 7.程序调试 8.编制技术文件 ? PLC控制系统的硬件设计 PLC的品种繁多,其结构形式、性能、容量、指 令系统、编程方法、价格等各有不同,使用场合 也各有侧重。因此,合理选择PLC对于提高PLC 控制系统的技术经济指标起着重要作用。 PLC机型的选择 PLC机型的选择应是在满足控制要求的前提下,保证可 靠、维护使用方便以及最佳的性能价格比。具体应考虑 以下几方面: 1.性能与任务相适应 2.结构上合理、安装要方便、机型上应统一 3.编程设备的选择 4.是否满足响应时间的要求 5.对联网通信功能的要求 6.其他特殊要求 PLC容量估算 I/O点数的确定: PLC的I/O点数的确定以系统实际的输入输出点数为基础 确定。在I/O点数的确定时,应留有适当余量。通常I/O 点数可按实际需要的10~15%考虑余量;当I/O模块较多 时,一般按上述比例留出备用模块。 存储器容量的确定: 用户程序占用多少存储容量与许多因素有关,如I/O点数、 控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序编制 前只能粗略的估算。 I/O模块的选择 对PLC来讲,信号形式可分为四类: (1)数字量输入信号 (2)数字量输出信号 (3)模拟量输入信号 (4)模拟量输出信号 不同的I/O模块,其电路和性能不同,它直接影响 着PLC的应用范围和价格,应该根据实际情况合理选择。 I/O模块的选择 数字量输入模块的选择 选择数字输入模块应注意以下几个方面: (1)电压的选择 (2)漏型和源型的选择 (3)同时接通的点数 数字量输出模块的选择 选择数字输出模块应注意以下几个方面: (1)输出方式 (2)驱动能力 (3)同时接通的点数 模拟量输入/输出模块的选择 (1)典型模拟量模块的量程为: 10V~+10V 0~+10V 4~20mA (2)分辨率 (3)转换精度 (4)一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块,可用 来直接接收低电平信号(如热电阻RTD、热电偶等信号)。 电源模块的选择 电源模块的选择比较简单,只需考虑输出电流。电源模 块的额定输出电流必须大于CPU模块、I/O模块、专用 模块等消耗电流的总和。 输入/输出点的分配 PLC机型及输入/输出(I/O)模块选择完毕后: 1. 设计PLC系统总体配置图。 2. 依据工艺布置图,参照具体的PLC相关说明书或手册将 输入信号与输入点、输出控制信号与输出点一一对应画出 I/O接线. PLC机型选择完后输入/输出点数的多少是决定控制系 统价格及设计合理性的重要因素,因此在完成同样控制功 能的情况下可通过合理设计以简化输入/输出点数。 输入/输出点的分配 输入点的简化 1. 合并输入 2. 分时分组输入 3. 采用拨码开关 4. 减少多余信号的输入 5. 没有必要输入PLC的信号,可以不进入 输入/输出点的分配 输出点的简化 1. 负载的并联使用 2. 接触器辅助触点的使用 3. 用闪烁的方法扩展指示灯的功能 4. 用数码显示器或文本显示器代替指示灯 注意: 不要过份去减少PLC的I/0点数,而使外部 附加电路变得复杂,从而影响系统的可靠 性 输出点的保护 直流晶体管输出的保护 : 直流晶体管输出的普通二极管保护 直流晶体管输出的齐纳二极管保护 输出点的保护 继电器输出控制直流负载的保护 继电器输出驱动直流负载跨接电阻电容网络的保护电路 输出点的保护 继电器和交流输出控制交流电源的保护 继电器或交流输出跨接电阻电容网络保护电路 安全回路设计 (1)短路保护 (2)互锁与联锁措施 (3)失压保护与紧急停车措施 (4)极限保护 ? PLC控制系统的软件设计 PLC应用软件设计的内容 1. 确定程序结构 2. 定义输入/输出、中间标志、定时器、计数器和数据区 等参数表 3. 编制程序 4. 编写程序说明书 5. 文本显示器或触摸屏等人机界面(HMI)设备及其它 特殊功能模块的组态。 PLC控制系统软件设计步骤 1. 熟悉被控制对象、制定设备运行方案 2. 熟悉编程语言和编程器 3. 定义参数表 4. 编写程序 5. 测试程序 6. 编写程序说明书 常用基本环节编程 启动、保持、停止控制 : 常规启保停梯形图 SET、RESET分开控制的启保停梯形图 SET-RESET启保停梯形图 常用基本环节编程 互锁控制 单重互锁梯形图 互锁控制 双重互锁梯形图 时间控制 长延时定时器方案一 :思想十分简单,就是将多个定时器 联合起来使用。 输入I0.0接通 后T37、T38各 计时半小时, 总延时时间一 小时为两个定 时器设定值之 和。 长延时定时器方案一梯形图 时间控制 长延时定时器方案二 :基本思想是将秒脉冲与计数器联合 使用。 只要设备运行,标志M0.0就接通,计数器C100每秒计数1次, 每60秒使分钟计数器C101加1,计数器C100自身复位,每60 分钟使小时计数器C102加1,计数器C101自身复位,每小时 使千小时计数器C103加1,计数器C102自身复位。 时间控制 设备运行时间追踪梯形图 边沿信号的检测 指令检测法 :例如P、N、DIFU、DIFD 程序检测法 : ◆ PLC控制系统的抗干扰性设计 抗电源干扰的措施 : 1. 采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰 2. 硬件滤波措施 3. 正确选择接地点,完善接地系统 滤波器和隔离变压器同时使用 控制系统的接地设计 在设计PLC系统接地时,应注意以下几点: 1. 接地线的接地线. 接地点应尽量靠近控制器,一般不大于50米; 3. 接地线应尽量避开强电回路和主回路,不能避开时, 应垂直相交。 抗I/O干扰设计 1.从抗干扰角度选择I/O模块 I/O模块的选择一般要 考虑以下因素: (1)输入输出信号与内部回路隔离的模块比非隔离 的模块抗干扰性能好; (2)晶体管等无触点输出的模块比有触点输出的模 块在控制器侧产生的干扰小; (3)输入模块允许的输入信号ON/OFF电压差大, 抗干扰性能好;OFF电压高,对抗感应电压干扰是有 利的; (4)输入信号响应慢的输入模块抗干扰性能好。 2.安装与布线)动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器 与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。将PLC的I/O线和大功率线分开走线, 如必须在同一线槽内,可加隔板,分槽走线最好,这不仅能使其有尽可能 大的空间距离,并能将干扰降到最低限度。 (2)PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备, 不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者 之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载,如功 率较大的继电器、接触器的线圈,应并联RC电路。 (3)PLC的输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模 拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端接地,接地电阻应小于屏蔽 层电阻的1/10。 (4)交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高 压线和动力线.考虑I/O端的接线)输入接线一般不要太长,但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入 接线可适当长些。 输入/输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输 入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,凯发下载!便于阅读。但急停、限位保 护等情况例外。 (2)输出端接线分为独立输出和公共输出,在不同组中,可采用不同类型 和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压 等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端 子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板。 采用继电器输 出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此, 使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。 (3)PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输 出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的 旁路电阻保护等。 4.正确选择接地点,完善接地系统 5.对变频器干扰的抑制 变频器的干扰处理一般有下面几种方式:加隔离变压 器,主要是针对来自电源的传导干扰,可以将绝大部分的 传导干扰阻隔在隔离变压器之前。使用滤波器,滤波器具 有较强的抗干扰能力,还具有防止将设备本身的干扰传导 给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能。 使用输出电抗器, 在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器 输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射,影响其它设备 正常工作。 ◆ PLC控制系统的调试 1. 应用程序离线. 系统硬件电路通电前检查 3. 系统硬件电路通电检查 4. 应用程序在线部分结束 谢谢!

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