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第九章 可编程控制系统设计 前面介绍了可编程控制器的硬件基本结构与工作原理、指令系统与编程方法。本章在前面的基础上，进一步介绍可编程控制系统设计的基本原则、设计的一般步骤与方法及PLC控制系统设计应用举例。第一页，共五十一页。第一节 PLC控制系统设计的基本内容和步骤 一、PLC控制系统设计的基本原则 设计任何一个PLC控制系统，如同设计任何一种电气控制系统一样，其目的都是通过控制被控对象（生产设备或生产过程）来实现工艺要求，提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： 1、PLC控制系统控制被控对象应最大限度地满足工艺要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜索资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。第二页，共五十一页。 2、在满足工艺要求的前提下，力求使PLC控制系统简单、经济、使用及维修方便。 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，在配置PLC硬件设备时应适当留有一定的裕量。二、PLC控制系统设计的基本内容 PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。因此，PLC控制系统设计的基本内容应包括：第三页，共五十一页。 1、选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法在前面第一～四章中已作介绍。 2、PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件。正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。 选择PLC，包括机型、容量的选择以及I/O模块、电源模块等的选择。第四页，共五十一页。 3、分配I/O点，绘制I/O连接图。 4、控制程序设计。包括控制系统流程图、梯形图、语句表（即程序清单）等设计。 控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全、可靠的关键。因此，设计的控制程序必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。 5、必要时还需设计控制台（柜）。 6、编制控制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表。 第五页，共五十一页。 传统的电气图，一般包括电气原理图、电器布置图及电气安装图。在PLC控制系统中，这一部分图统称为“硬件图”。它在传统电气图的基础上增加了PLC部分，因此在电气原理图中应增加PLC的I/O连接图。 另外，在PLC控制系统中的电气图中还应包括程序图（梯形图），通常称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户在生产发展或工艺改进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。第六页，共五十一页。三、PLC控制系统设计的一般步骤及内容 设计PLC控制系统的一般步骤如图9-1所示。 1、根据生产的工艺过程分析控制要求，需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期、单步等）。 2、根据控制要求确定所需要的输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数。 3、选择PLC机型及容量。 4、定义输入、输出点名称，分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。 第七页，共五十一页。 5、根据PLC所要完成的任务及应具备的功能，进行PLC程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。 PLC程序设计的步骤与内容是： （1）对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。 （2）设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 （3）根据梯形图编制程序清单。 第八页，共五十一页。图9-1 PLC控制系统设计步骤第九页，共五十一页。 （4）用计算机或编程器将程序键入到PLC的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。 （5）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。 6、待控制台（柜）设计及现场施工完成后，进行联机调试。如不满足要求，再修改程序或检查接线，直到满足要求为止。 7、编制技术文件。 8、交付使用。四、PLC机型的选择 这是PLC应用设计中很重要的一步，目前，国内外生产的PLC种类很多，在选用PLC时应考虑以下几方面。第十页，共五十一页。 1、规模要适当 输入、输出点数以及软件对PLC功能及指令的要求是选择PLC机型规模大小的重要依据。首先要确保有足够的输入、输出点数，并留有一定的余地（要有10%的备用量）。如果只是为了实现单机自动化，或机电一体化产品，可选用小型PLC。如果控制系统较大，输入、输出点数较多，被控设备较分散，可以选用中型或大型PLC。 还应确定用户程序存储器的容量。一般粗略的估计方法是：（输入+输出）