文档介绍：第六章可编程控制器应用系统设计

经过前几章的学习,在了解掌握可编程控制器的工作原理、结构、
指令系统和编程原则之后,就可以和实际问题相结合,进行可编程控制
器应用系统的设计、调试、安装。PLC控制系统的设计包括电气控制原理
设计和工艺设计。原理设计主要以满足机械设备的基本要求为基础,综
合考虑设备的自动化程度;而工艺设计的合理性则决定了控制系统生产
的可行性、经济性、造型的美观及使用与维修的方便性。
PLC应用系统设计
用户在应用PLC进行实际控制系统的设计过程中,都会自觉或不自
觉的遵循一定的方法和步骤。共同遵循这些PLC控制系统的一般设计方
法和步骤,可使PLC应用系统的设计更趋于科学化、规范化、工程化、
标准化。本节介绍PLC应用系统设计的原则、方法和步骤。
一、 PLC应用系统设计的内容和原则
PLC是现代工业自动控制的一种通用计算机,但其工作方式与微机控
制系统不同,与继电接触器控制系统也有本质的不同。PLC应用系统设计
包括硬件设计和软件设计两个方面。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)的控制要求和工艺需要,从而提高产
品质量和生产效率。因此在进行PLC应用系统的设计开发过程中,应遵循
以下原则:

PLC应用系统硬件设计的主要内容包括PLC机型的选择、输入输出设备
的选择、控制柜的设计和控制系统各种技术文件的编写,PLC外部硬件电
路的设计等。在进行硬件设计时应注意:
(1)最大限度地满足被控对象的工艺要求,详细了解工艺流程,然后
与各方面人员协同工作,解决设计过程中出现的各种问题。
(2)在满足生产工艺控制的前提下,尽可能使PLC控制系统结构简单、
95
经济实用、维护方便。
(3)保证控制系统的安全可靠。
(4)考虑到生产的发展和工艺的改进,在选择PLC的型号、I/0点数、
存储器容量等内容时,应留有适当的余量,以利于系统的调整和扩充。

PLC应用系统软件设计的主要内容就是编写PLC用户程序,即绘制梯形
图或编写语句表。其设计的基本原则是:
(1)PLC的用户程序要做到网络段结构简明,逻辑关系清晰,注释明了,
动作可靠,能经得起实际工作的检验。
(2)程序简短,占用内存少,扫描周期短。这样可以提高PLC对输入的
响应速度。
(3)可读性
程序可读性好,不仅可以方便设计者对程序的理解、调试,而且便于
他人阅读。要做到这一点,所设计的程序要注意层次结构,尽可能清晰,
采用标准化模块设计,并加注释。
二、PLC系统设计步骤
PLC控制系统设计可以按如下步骤进行。
,制定控制方案
在进行系统设计之前,要深入控制现场,熟悉被控对象。全面详细
地了解被控对象的机械工作性能、基本结构特点、生产工艺和生产过程。
从而对整个控制系统硬件设计形成一个初步的方案。在分析被控对象的
基础上,根据PLC的技术特点优选控制方案。

根据被控对象对PLC控制系统的技术指标和要求,确定用户所需的输
入、输出设备,据此确定PLC的I/O点数。在估算系统的I/O点数和种类时,
要全面考虑输入、输出信号的个数,I/O信号类型(数字量/模拟量),电
流、电压等级,是否有其他特殊控制要求等因素。以上统计的数据是一
台PLC完成系统功能所必须满足的,但具体确定I/O点数时则要按实际I/O点
96
数再向上附加20%~30%的备用量。

选择PLC机型时应考虑厂家、性能结构、I/O点数、存储容量、特殊功
能等方面。具体机型可以根据系统的控制要求,产品的性能、技术指标和
用户的使用要求加以选择。
在选择PLC I/O点数的同时,还必须考虑用户存储器的存储容量。
对于以开关量控制为主的系统,PLC响应时间无需考虑。
,分配PLC的I/O地址
根据生产设备现场需要,确定各种输入输出产品的型号、规格、数量;
根据所选的PLC的型号,列出输入输出设备与PLC的I/0端子的对照表,以便
绘制PLC外部I/O接线图和编制程序。
编程时应注意:(1)认真分析被控对象工艺过程的控制要求,用功能
流程图的形式,表示程序设计的思想,为编程做好准备。(2)根据现场信
号与PLC外部电路图或PLC软继电器编号对照表以及程序功能流程图进行编
程。(3)要严格遵守梯形图、指令语句表的格式规则,编写程序。

PLC的程序设计,就是以生产工艺要求和现场信号与PLC编程元件的对
照表为依据,根据程序设计思想,绘出程序流程框图,然后