第8章基于S7系列PLC单机控制合编.ppt

第八章 基于S7系列PLC单机控制系统设计 PLC应用系统设计原则、内容与步骤 第八章 基于S7系列PLC单机控制系统设计8.1 PLC应用系统设计原则、内容与步骤8.1.1 设计的原则  应用PLC时应遵循以下的原则： 满足要求 最大限度的满足被控对象的工艺要求是设计控制系统的首要前提。 安全可靠 控制系统长期运行中能否安全、可靠、稳定是设计控制系统的重要原则。 经济实用 设计合理经济，能发挥PLC控制的优点。 适应发展 在控制系统的设计时，要考虑今后的发展、完善。 ８.1.2 设计的内容任何设计项目的一般性PLC系统的设计原则与设计过程的一些基本步骤如下： 拟定控制系统设计的技术条件，一般以设计任务书的形式来确定； 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构； 选定PLC的型号； 编制PLC的输入／输出分配表或绘制输入／输出端子接线图； 根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言(常用梯形图)进行程序设计； 了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关； 设计操作台、电气柜及非标准电器元部件； 编写设计说明书和使用说明书。 8.1.3 系统设计和调试的主要步骤PLC控制系统的设计与调试的主要步骤 被控对象的工艺条件和控制要求分析 确定I／O设备 选择合适的PLC类型 分配I／O点 设计应用系统梯形图程序 将程序输入PLC 进行软件测试 应用系统整体调试 编制技术文件 8.2 PLC应用系统的硬件设计8.2.1 PLC选型在满足控制要求的前提下，选型时应选择最佳的性能价格比，具体应考虑以下几点。 性能与任务相适应 PLC的处理速度应满足实时控制的要求 为了提高PLC的处理速度，可以采用以下几种方法： (1) 选择CPU处理速度快的PLC，使执行一条基本指令的时间不超过0.5μs； (2) 优化应用软件，缩短扫描周期； (3) 采用高速响应模块，例如高速计数模块，其响应的时间可以不受PLC扫描周期影响，而只取决于硬件的延时。 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一 8.2.2 PLC容量估算 PLC容量包括两个方面：一是I／O的点数，二是用户存储器的容量。 1．I／O点数的估算 根据功能说明书，可统计出PLC系统的开关量I/O点数及模拟量I/O通道数，以及开关量和模拟量的信号类型。考虑到在前面的设计中I／O点数可能有疏漏，并考虑到I/O端口的分组情况以及隔离与接地要求，应在统计后得出I／O总点数的基础上，增加10％～15％的裕量。考虑裕量后的I／O总点数即为I／O点数估算值，该估算值是PLC选型的主要技术依据。考虑到今后的调整和扩充，选定的PLC机型的I／O能力极限值必须大于I／O点数估算值，并应尽量避免使PLC能力接近饱和，一般应留有30％左右的裕量。 ? 2．存储器容量估算 用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I／O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略的估算。根据经验，每个I／O点及有关功能器件占用的内存大致如下： 开关量输入所需存储器字数=输入点数×10 开关量输出所需存储器字数=输出点数×8 定时器／计数器所需存储器字数=定时器／计数器数量×2 模拟量所需存储器字数=模拟量通道数×100 通信接口所需存储器字数=接口个数×300 存储器的总字数再加上一个备用量即为存储器容量。例如，作为一般应用下的经验公式是： 所需存储器容量(KB)=(1～1.25) ×(DI×l0+DO×8+AI／O×l00+CP×300)/1024其中：DI为数字量输入总点数；DO为数字量输出总点数；AI／AO为模拟量I／O通道总数；CP为通信接口总数。 8.2.3 I／O模块的选择 1．开关量输入模块的选择 选择输入模块主要应考虑以下两点： (1) 根据现场输入信号(如按钮、行程开关)与PLC输入模块距离的远近来选择电压的高低。一般，24V以下属低电平，其传输距离不宜太远。如12V电压模块一般不超过10m，距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。 (2) 高密度的输入模块，如32点输入模块，允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般，同时接通的点数不得超过总输入点数的60％。 ? 2．开关量输出模块的选择 (1) 输出方式的选择 继电器输出价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承受瞬间过电压和过电流的能力较强，且有隔离作用。但继电器有触点，寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交/直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过1Hz。 晶闸管输出(交流)