PLC控制系统设计的步骤(精)

原创 2020-02-03 06:22  阅读

  PLC 控制系统设计的步骤.txt 什么叫神话?请听男人向你表达爱意;什么叫传说? 请听男人对你的承诺;什么叫梦境?请看你自己听到前两者时的反应。本文由 lft99999 贡献 doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT,或下载源文件到 本机查看。 1 PLC 控制系统设计的步骤 1 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。 2 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。 3 选择 PLCPLC 选择包括对 PLC 的机型、容量、I/O 模块、电源等的选择 4 分配 I/O 点并设计 PLC 外围硬件线路分配 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。 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 程序设计程序设 计:1 控制程序;2 初始化程序;3 检测、故障诊断和显示等程序;4 保护和连锁程序。模 拟调试: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。 6 硬件实施设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图;设计系统 各部分之间的电气互连图;根据施工图纸进行现场接线,并进行详细检查。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。 7 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。 8 整理和编写技硬件原理图、安装接线图、电气 元件明细表、术文件技术文件包括设计说明书、 PLC 程序以及使用说明书等。2 PLC 的选择 随着 PLC 技术的发展, PLC 产品的种类也越来越多。不同型号的 PLC,其结构形式、性能、容量、指 令系统、编程方式、价格等也各有不同,适用的场合也各有侧重。因此,合理选用 PLC,对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标有着重要意义。 PLC 的选择主要应从 PLC 的机型、容量、I/O 模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加 以综合考虑。 2.1 PLC 机型的选择 PLC 机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证 可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点: PLC 主要有整体式和模块式两种结构型式。安装方式合理的结构型式的选择安装 方式有集中式、远程 I/O 式以及多台 PLC 联网的分布式。相应的对可靠性要求很 高的系统,应功能要求响应速度要求系统可靠性的要求 考虑是否采用冗余系统或热备用系统机型尽量统一便于备品备件的采购和管理; 有利于技术力量的培训和技术水平的提高,外部设备通用,资源可共享,易于联网通 信。2.2 PLC 容量的选择 I/O 点数的选择在满足控制要 求的前提下力争使用的 I/O 点最少。需要加上 10%~15%的裕量。存储容量的 选择 存储容量大小不仅与 PLC 系统的功能有关,还与功能实现的方法、程序编写水 平有关。一个有经验的程序员和一个初学者,在完成同一复杂功能时,其程序量可能 相差 25%之多。在 I/O 点数确定的基础上,按下式估算存储容量后,再加 20%~30%的 裕量。存储容量(字节=点数× 存储容量字节=开关量 I/O 点数× 10 +模字节 通道数× 拟量 I/O 通道数× 100 存储容量选择的同时,注意对存储器的类型的选 择。 2.3 I / O 模块的选择 1 输入信号的类型及电压等级开关量输入模块的选择有直 流输入、流输入和交流/直流输入三种类型。选择时主要根据现场输直交入信号和 周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短,还可以直接与接近开关、光电开 关等电子输入设备连接;开关量输交流输入模块可靠性好,适合于有油雾、粉尘的恶 劣环境。入模块的电压等级有:直流 5V、12V、24V、48V、60V 等;交流 110V、电 220V 等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般 5V、 12V、24 V 用于传输距离较近场合,如 5V 输入模块最远不得超 2 输入接线 米。距离较远的应选用输入电压等级较高的。主要有汇点式和分组式两种接线 注意同时接通的输入点数量对于选用高密度的输入模块(如 32 点、48 点等, 应考虑该模块同时接通的 4 输入门槛电平点数一般不要超过输入点数的 60%。门 槛电平越高,抗干扰能力越强,传输距离也越远,具体可参阅 PLC 说明书。开关量输 出模块的选择 1 输出方式开关量输出模块有继电器输出、闸管输出和晶体管输出三 种方式继晶继电器输出:价格便宜,可以驱动交、直流负载,适用的电压大小范围较 宽、导通压降小,承受瞬时过电压和过电流的能力较强,但动作速度较慢(驱动感性负 载时,触点动作频率不超过 1HZ、寿命较短、可靠性较差,只能适用于不频繁通断的 场合。对于频繁通断的负载,应该选用晶闸管输出或晶体管输出,它们属于晶晶无触 点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载,而晶体管输出只能用于直流负载。 2 输 出接线方式开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线 驱动能力应根 据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出 4 注意设备 的电流较大,输出模块无法直接驱动,可增加中间放大环节。可同时接通的输出点数 量同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值一般来讲, 同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的 60% 5 输出的最大电流与负载类 型、输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关与不同的负载类型密切相关, 特别是输出的最大电流。晶闸管的最大输出电流随环境温度升高会降低,在实际使 用中也应注意。模拟量 I / O 模块的选择模拟量输入(A/D 模块是将现场由传感器检 测而产生的连续的模拟量信号转换成 PLC 内部可接受的数字量;模拟量输出 (D/A 模块是将 PLC 内部的数字量转换为模拟量信号输出。典型模拟量 I/O 模块的量程 为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA 等,可根据实际需要选用,同时还应考虑其分辨率 和转换精度等因素。分一些 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 RTD、热电偶等信号特殊功能模块的选择 PLC 厂家相继推出了 一些具有特殊功能的 I/O 模块,有的还推出了自带 CPU 的智能型 I/O 模块,如高速计 数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID 控制模块、通信模块等。电源模块及其它 外设的选择 1 电源模块的选择电源模块选择仅对于模块式结构的 PLC 而言,对于整 体式 PLC 不存在电源的选择。电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源 输入电压。 2 编程器的选择 3 写入器的选择为了防止由于干扰或锂电池电压不足等 原因破坏 RAM 中的用户程序,可选 用 EPROM 写入器,通过它将用户程序固化在 EPROM 中。有些 PLC 或其编程 器本身就具有 EPROM 写入的功能。3 PLC 与输入输出设备的连接 3.1 3 .2 PLC 与常用输入设备的连接 PLC 与主令电器类设备的连接 PLC 与常用输出设备的连接 PLC 与七段 LED 显示器的连接 PLC 与输出设备连接的其它注意事项 1 除了 PLC 输入和输出共用同一电源外, 输入公共端与输出公共端一般不能接在一起;2PLC 的晶体管和晶闸管型输出都有较 大的漏电流,尤其是晶闸管输出,将可能会出现输出设备的误动作。所以要在负载两 端并联一个旁路电阻,旁路电阻 R 的阻值估算可由下式确定: UON 是负载的开启电压(V 是输出漏电流(mA4 提高 PLC 控制,I 系统可靠性的 措施 PLC 具有很高的可靠性,并且有很强的抗干扰能力,但 在过于恶劣的环境或安装使用不当等情况下,都有可能引起 PLC 内部信息的破 坏而导致控制混乱,甚至造成内部元件损坏。为了提高 PLC 系统运行的可靠性,应注 意以下问题:适合的工作环境合理的安装与布线正确的接地必须的安全保护环节必 要的软件措施采用冗余系统或热备用系统 4.1 适合的工作环境环境温度适宜 通常 PLC 允许的环境温度约在 0~55° C。安装时不要把发热量大的元件放在 PLC 的下方;PLC 四周要有足够的 通风散热空间;不要把 PLC 安装在阳光直接照射或离暖气、加热器、大功率电源等 发热器件很近的场所;安装 PLC 的控制柜最好有通风的百叶窗,如果控制柜温度太高, 应该在柜内安装风扇强迫通风。环境湿度适宜 PLC 工作环境的空气相对湿度一般 要求小于 85%,以保证 PLC 的绝缘性能。湿度太大也会影响模拟量输入/输出装置的 精度。因此,不能将 PLC 安装在结露、雨淋的场所不宜把 PLC 安装在有大量污染物 (如灰尘、油烟、铁粉等、注意环境污染腐烛性气体和可燃性气体的场所,尤其是有 腐蚀性气体的地方,易造成元件及印刷线路板的腐蚀。远离有强烈振动和冲击场所, 尤其是连续、频繁的振动。远离振动和冲击源 PLC 应必要时可以采取相应措施来 减轻振动和冲击的影响。远离强干扰源远离强干扰源,如大功率晶闸管装置、高频 设备和大型动力设备等,同时 PLC 还应该远离强电磁场和强放射源,以及易产生强静 电的地方。 .2 4 合理的安 装与布线 注意电源安装 PLC 的 I/O 电路都具有滤波、隔离功能,所以对 外部电源要求不高内部电源的性能好坏直接影响到 PLC 的可靠性,对其要求较 高在干扰较强或可靠性要求较高的场合,应该用带屏蔽层的隔离变压器,对带 PLC 系 统供电。还可以在隔离变压器二次侧串接 LC 滤波电路。同时,在安装时串还应注 意以下问题: 1 隔离变压器与 PLC 和 I/O 电源之间最好采用双绞 2 系统的动力线应 足够粗,以降低大容量设备线连接,以抑制串模干扰;起动时引起的线 PLC 输入电路用外接直流电源时,最好采用稳压电源,以保证正确的输入信号。否则可能 使 PLC 接收到错误的信号。PLC 不能在高压电器和高压电源线附近安装,更不能与 高压电器远离高压安装在同一个控制柜内。在柜内 PLC 应远离高压电源线,二者间 距离应大于 200mm。合理的布线 I/O 线、动力线及控制线应分开走线,尽量不要 在同一线 交流线与直流线、输入线与输出线 开关量与模 拟量的 I/O 线最好分开走线,传送模拟量信号的 I/ O 线 PLC 的基本 单元与扩展单元之间电缆传且屏蔽线的屏敝层应一端接地。送的信号小、频率高, 很容易受干扰,不能与其它的连线 PLC 的 I/O 回路配线,必须使用压接端子或单股线 与 PLC 安装在同一控制柜内 的感性元件,最好有消弧电路。4.3 正确的接地 PLC 一般最好单独接地,也可以采用 公共接地,但禁止使用串联接地方式 PLC 的接地线应尽量短,使接地点尽量靠近 PLC。同时,接地电阻要小于 100Ω,接地线 必须的安全保护环节 短路保护 应该在 PLC 外部输出回路中装 上熔断器,进行短路保护。最好在每个负载的回路中都装上熔断器。互锁与联 除在程序中保证电路的互锁关系, PLC 外部接线中还应该采取硬件的锁措施互锁措 施,以确保系统安全可靠地运行。失压保护与紧急停车措施 PLC 外 部负载的供电线路应具有失压保护措施,当临时停电再恢复供电时,不按下“启 动”按钮 PLC 的外部负载就不能自行启动。这种接线方法的另一个作用是,当特殊 情况下需要紧急停机时,按下“停止”按钮就可以切断负载电源,而与 PLC 毫 4 无关 系。4.5 必要的软件措施消除开关量输入信号抖动故障的检测与诊断超时检测:设备 在各工步的动作所需的时间一般是不变的,即使变化也不超时检测会太大,因此可以 以这些时间为参考,在 PLC 发出输出信号,相应的外部执行机构开始动作时启动一个 定时器定时,定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长 20%左右。逻辑错 误检测逻辑错误检测:编制一些常见故障的异常逻辑关系,一旦异常逻辑关系为 ON 状态,就应按故障处理。消除预知干扰:某些干扰是可以预知的, PLC 的输出命令使 执行机构如(如消除预知干扰:大功率电动机、电磁铁动作,常常会伴随产生火花、电 弧等干扰信号,它们产生的干扰信号可能使 PLC 接收错误的信息。在容易产生这些 干扰的时间内,可用软件封锁 PLC 的某些输入信号,在干扰易发期过去后,再取消封 锁。 4.6 采用冗余系统或热备用系统 冗余系统 冗余系统是指系统中有多余的部分,在系统出现故障时,这多余的部分能立即替 代故障部分而使系统继续正常运行。热备用系统 热备用系统的结构较冗余系统简单,虽然也有两个 CPU 模块在同时运行一个程 序,但没有冗余处理单元 RPU。系统两个 CPU 模块的切换,是由主 CPU 模块通过通 信口与备用 CPU 模块进行通信来完成的。 1

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