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第8章 可编程控制器控制系统应用设计 8.1 PLC控制系统设计 1、PLC控制系统设计的基本内容 1）确定系统运行方式与控制方式。 2）选择用户输入设备。 3）PLC的选择。 4）分配I／0点，绘制I／0连接图。 5）设计控制程序。 6）编制控制系统的技术文件。? 系统应用设计一般分成总体设计、可靠性设计、硬件设计和软件设计四个过程，也可以分成硬件设计和软件设计两个部分，将总体设计和可靠性设计并入硬件设计范畴。 一、PLC控制系统的总体设计 这个阶段要确定PLC控制系统的类型，要确立设计的原则和策略。 1、PLC控制系统的类型（有以下4种类型） 1）单机控制系统----右图 特点是系统构成简单，所需I/O 点数较少，可任意选择PLC的型号。 2）集中控制系统 由一台PLC控制多台 设备或几条简易生产 线。特点是被控对象 的位置比较接近，被 控对象间的联系由 PLC控制完成，因 此，不需另设通信 线。 3）远程I/O控制系统 由一台PLC控制多个被控对象，有部分I/O系统远离PLC主机。PLC主机与远程I/O通过同轴电缆传递信息。选择PLC型号时，要考察它所能驱动同轴电缆的长度和远程I/O通道的数量。 4）分布式控制系统 系统中有多个被控对象。每个被控对象由一台具有通信功能的PLC控制，由上位机通过数据总线与多台PLC通信联系，各个PLC之间也有数据交换。这系统的特点是被控对象的分布区域较大。好处是某个被控对象或PLC出现故障，不会影响其它的PLC和被控对象。 、PLC控制系统设计的基本原则 总体设计的原则是：根据控制任务，最大限度的 满足被控对象(生产机械或生产工艺)的要求，力求 运行稳定，安全可靠，经济实用，操作简单，维护 方便。具体是： 最大限度地满足被控对象提出的各项性能指标 设计人员在设计前，应深入现场调查研究，明确 控制任务和控制系统应有的功能，在此基础上，拟 定电气控制方案。 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，是不能长期投入生产运行的。必须把可靠 性放在首位。 力求控制系统简单 在满足控制要求、保证可靠工作而又不失先进 性的前提下，应力求控制系统结构简单。只有结 构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。 留有适当的余量 做设计时要为今后有可能生产规模扩大，生产 工艺改进，控制任务增加，维护更方便等留有充 分的余地。在选择PLC型号时，对它的容量(包括 存储器的容量、机架插槽数、I/O点的数量)应留有 余量。 3、PLC控制系统 的设计步骤 设计的一般步骤如右图所示： 下面就几个主要步骤作些说明： 明确设计任务和技术条件 正如前面说过的，设计人员应对被控对象进行 深入的调查和分析，要清楚工艺流程和设 备性能。根据生产中提出来的问题，确定系统所 要完成的任务。在此基础上，拟定出设计任务书， 明确各项设计要求、约束条件及控制方式。设计 任务书是整个系统设计的依据。 选择PLC机型 考虑的因素是控制目标、硬件配置(CPU能力、存 储器的容量及可扩展性、I/O系统、是否需要远程 I/O驱动)、软件开发手段以及其他考虑(工程投资、 性能价格比、技术支持等)。 系统硬件设计 是指对PLC外部设备的设计。包括对输入设备( 如操作按钮、开关、计量保护装置等)选择，执行 元件(如接触器的线圈、电磁阀的线圈、指示灯) 选择，以及控制台、柜的设计选择，操作面板的 设计。进行相应的I/O地址分配，在I/O设备表中， 应包含I/O地址、设备代号、设备名称及控制功能 系统软件设计 主要是用梯形图编写控制程序。对于控制规模 较大的系统，可根据工艺流程图，将整个流程分 解为若干步，确定每步的转换条件，配合分支、 循环、跳转及某些特殊功能，以便很容易地转换 为梯形图设计。 系统的局部调试和模拟运行 程序编制完成后，必须进行调试和模拟运行。 应本着从上到下，先内后外，先局部后整体的原 则，在程序中，一个单元一个单元的，一个模块 一个模块的精心调试和模拟运行，直到每个模块 都符合要求为止。 控制系统联机调试 在局部调试完成的基础上，可进行联机调试。 边调试边改进，直至完全满足被控对象的控制要 求和整个系统的性能指标。 编制系统的技术文件 技术文件一般包括总体说明、硬件文件(图纸和 有关清单)，软件文件(程序清单和流程图等)以及 使用说明等。 所谓可靠性是指系统能够无故障运行的能力。衡 量可靠性的标准是故障率要低。PLC本身是高可靠 性的产品，一般不需要采取什么特殊措施，但是， 如果环境过于恶劣，电磁干扰特