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可编程控制器技术 第九章 可编程控制系统设计 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： 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。 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。 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。 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。 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。 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。 图9-1 PLC控制系统设计步骤 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。 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）×（10～12）=指令步数。特别要注意因控制较复杂，数据处理量较大，可能出现存储容量不够的问题。 2、功能要相当，结构要合理 对于以开关量进行控制的系统，一般的低档机就能满足要求。 对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，应选用带A/D、D/A转换，加减运算、数据传送功能的低档机。 对于控制比较复杂，控制性能要求较高的系统，例如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可视控制规模及复杂的程度，选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂自动化等。 对于工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，选用整体式结构PLC。其它情况则选用模块式结构PLC。 3、输入、输出功能及负载能力的选择 选择哪一种功能的输入、输出形式或模块，取决于控制系统中输入和输出信号的种类、参数要求和技术要求，选用具有相应功能的模块。为了提高抗干扰能力，输入、输出均应选用具有光电隔离的模块。对于输出形式，有无触点和有触点之分。无触点输出大多使用大功率三级管（直流输出）或双向可控硅（交流输出）电路，其优点是可靠性高、响应速度快、寿命