【正文】 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 第 8章 可編程序控制器控制系統(tǒng)設計 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)設計概述 一、 PLC控制系統(tǒng)設計的原則 控制系統(tǒng)就是以實現(xiàn)被控對象的自動化要求為前提，以保證系統(tǒng)安全為準則，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量為宗旨。因而在 PLC控制系統(tǒng)設計中要遵循以下原則： （ 1）最大限度地滿足被控對象的要求。 （ 2）盡可能使得控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、實用、可靠 且維護方便。 （ 3）保證控制系統(tǒng)、操作人員及其生產(chǎn)設備的安全。 （ 4）要考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的更改，對所采用 PLC的容量留出適當?shù)挠嗟亍? 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)設計概述 二、 PLC控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容 PLC控制系統(tǒng)是由 PLC、輸入 /輸出元器件和用戶程序等構(gòu)成，其設計的主要內(nèi)容有： ① 詳細分析被控對象，明確設計任務及要求。 ② 選擇輸入 /輸出元器件（按鈕、轉(zhuǎn)換開關、行程開關、 傳感器 /接觸器、電磁鐵、信號燈等）以及由輸出元件 所驅(qū)動的控制對象（電動機、電磁閥等）。 ③ 根據(jù)系統(tǒng)要求確定 PLC的型號，以及所需要的各種模塊 （開關量 I/O模塊、模擬量 I/O模塊、通訊模塊等）。 ④ 編制 PLC的輸入 /輸出分配表，繪制控制系統(tǒng)電氣原理圖 ⑤ 設計控制系統(tǒng)程序（應用程序）。應用程序是控制系統(tǒng) 的核心，是保證系統(tǒng)正常工作和安全運行的關鍵，因此 設計過程中應用程序須反復修改調(diào)試，直至滿足要求。 ⑥ 設計電器控制柜以及操作臺。 ⑦ 編寫設計說明書和控制系統(tǒng)操作說明書。 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)設計概述 三、 PLC控制系統(tǒng)設計的步驟 分 配 I / O 編 號設 計 應 用 程 序模 擬 調(diào) 試現(xiàn) 場 調(diào) 試程 序 固 化P L C 控 制 系 統(tǒng) 硬 件 配 置分 析 控 制 對 象可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)硬件配臵 一、 PLC機型選擇 1. I/O 點數(shù) I/O點數(shù)是 PLC的一項重要指標。合理選擇 I/O點數(shù)可以既滿足控制系統(tǒng)要求，又降低系統(tǒng)的成本。 PLC的 I/O點數(shù)和種類應根據(jù)被控對象的開關量、模擬量等輸入輸出設備的狀況來確定?？紤]到以后的調(diào)整和發(fā)展，可以適當留出備用量（一般 20%左右）。 2. 存儲器容量的選擇 微型和小型 PLC的容量是固定的，約 1～ 2KB。用戶程序所占用的內(nèi)存與很多因素有關，如 I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)硬件配臵 3. CPU 功能和結(jié)構(gòu)選擇 PLC通常都具備開關量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些高檔 PLC還可以擴展各種特殊模塊，如模擬量 I/O模塊、 PID模塊、位控模塊、高速計數(shù)模塊等。因此，選型時要注意： （ 1）功能和任務相適應 （ 2） PLC的處理速度必須滿足實時控制要求 （ 3） PLC結(jié)構(gòu)合理 （ 4）在線編程和離線編程的選擇 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)硬件配臵 二、開關量 I/O選擇 1. 開關量輸入選擇 開關量輸入是將外部的各種開關、按鈕、傳感器的信號傳遞到 PLC內(nèi)部的連接部件，把現(xiàn)場的信號轉(zhuǎn)換為 PLC的 CPU可以接收的 TTL標準電平的數(shù)字信號。開關量輸入的原理如圖 。 2 4 VSR 1R 2R 3+ 5 VTL E DCC O M濾 波內(nèi)部電路可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)硬件配臵 2. 開關量輸出選擇 （ 1）繼電器輸出 R 1L E DC O M內(nèi)部電路~負 載KCR 2R 3負載能力為交流 2A/250V 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)硬件配臵 （ 2）晶體管輸出 負載能力為直流 ～ + 5 VF UR 1L E DC O M內(nèi)部電路負 載T 1R 3R 2T 2V可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)硬件配臵 （ 3）雙向晶閘管輸出 負載能力為交流 1A F UR 1L E DC O M內(nèi)部電路~負 載A C S S RCR 2R 3可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)硬件配臵 三、模擬量 I/O選擇 1. 模擬量輸入模塊選擇 （ 1）模擬量值的輸入范圍 標準電壓信號為 0～ 5V、 0～ 10V（單極性），－ ～ +、－ 5～ +5V（雙極性）； 標準電流信號為 0～ 20mA、 4～ 20mA等 （ 2）模擬量輸入模塊的參數(shù)指標 分辨率、精度、轉(zhuǎn)換時間等參數(shù)指標必須 滿足現(xiàn)場的要求 （ 3）抗干擾措施 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)硬件配臵 2. 模擬量輸出模塊選擇 模擬量輸出模塊有電壓輸出和電流輸出兩種，電壓、電流輸出范圍分別為 0～ 10V、 － 10～ +10V、 0～20mA、 4～ 20mA等。一般模擬量輸出模塊都同時具有這兩種輸出類型，只是在與負載相連接時接線方式不同。 模擬量輸出模塊有不同的輸出功率，選擇時 要根據(jù)負載來確定。 模擬量輸出模塊的參數(shù)指標和抗干擾措施 與模擬量輸入模塊類似 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)硬件配臵 四、智能功能 I/O模塊的選擇 智能 I/O模塊包括高速計數(shù)模塊（如三菱的 FX2N1HC）、 PID過程控制模塊（如三菱的 FX2N2LC）、通訊模塊（如三菱的 FX2N232IF）、運動控制模塊（如三菱的 FX2N1PG）、凸輪控制模塊（如三菱的 FX2N1RMSET）、網(wǎng)絡通訊模塊（如三菱的 FX2N16CCLM）等。通常這些模塊價格較昂貴，而有些功能采用一般的 I/O模塊或功能指令也可以實現(xiàn)，只是編程復雜，增加程序設計的工作量，因此選擇時要根據(jù)實際情況決定。 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)設計及現(xiàn)場應用 一、恒壓供水泵站的 PLC控制實例 恒壓供水的主要目標是保持管網(wǎng)水壓恒定，水泵電機的轉(zhuǎn)速隨用水量變化而改變。其基本思路是：用水量大時，增加水泵數(shù)量或提高水泵的轉(zhuǎn)速以保持管網(wǎng)中的水壓不變，用水量小時做出相反的調(diào)節(jié)。 兩種配臵方案： 方案一：每臺水泵電機配一臺變頻器，電機與變頻器 間不需切換，但購變頻器的費用較高； 方案二：數(shù)臺電機配一臺變頻器，變頻器與電機間可 以切換，供水時，一臺水泵電機變頻運行， 其余工頻運行，以滿足不同用水量的需求。 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)設計及現(xiàn)場應用 以下介紹一個以三臺泵組成的生活 /消防雙恒壓供水泵站 自 來 水 網(wǎng) 注 水電 磁 閥 Y V 1M 1M 2M 3生 活 用 水消 防 用 水消 防 供 水電 磁 閥 Y V 2S H 水 位 上 限S L 水 位 下 限蓄 水 池壓 力 傳 感 器蓄水池中放臵上 /下兩個液位傳感器 SH/SL，并將其信號送給 PLC，水淹沒時為 OFF，露出時為 ON。其中，水位上限液位傳感器 SH控制自來水網(wǎng)注水電磁閥 YVl動作，只要水位低于水位上限，就自動向蓄水池注水；水位下限液位傳感器 SL則作為低水位報警信號。 可編程序控制器應用技術 博學 求是 明德 PLC控制系統(tǒng)設計及現(xiàn)場應用 1. 系統(tǒng)控制要求 （ 1）生活供水時系統(tǒng)低恒壓值運行，消防供水時 系統(tǒng)高恒壓值運行； （ 2）三臺泵根據(jù)恒壓的需要，采取“先開先?！? 的原則接入和退出； （ 3）如果一臺泵連續(xù)運行時間超過 3小時，則要 切換下一臺泵，使系統(tǒng)具有“倒泵功能”， 避免某一臺泵工作時間過長； （ 4）三臺泵在啟動時都要有軟啟動功能； （ 5）要有完善的報警功能。 （ 6）要有手動控制功能，在應急或檢修時使用。 可編程序控制器應