三菱FX系列PLC原理及应用课件：可编程控制系统设计及应用.pptx

PLC控制

系统设计及应用实例;;PLC控制系统设计的基本内容

设计步骤：

1.熟悉被控对象，明确控制要求

2.确定系统结构

3.硬件和软件设计

4.现场联机运行软硬件总调试

5．技术文件的整理

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设计步骤

1.熟悉被控对象，明确控制要求

首先应深入现场进行调查研究，收集资料分析系统的工艺要求。

在1960年冬天，清华大学郑维敏就带领着学生，为首钢300小型轧钢厂的设计，与厂里的技术工人紧密合作，连续几个月深入在现场。;2.确定系统结构

确定电气控制系统是手动、半自动还是自动方式，是单机还是多机控制。确定系统的功能，包括显示、故障报警、通信和联网等。

选择PLC的机型和容量，选择I/O模块、电源模块等，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），准备好设备元器件清单。

;PLC选型

规模与控制要求相适应

2.功能结构与控制要求相适应

3.存储器容量

4.输入、输出功能及负载能力的选择

5.扩展模块配置

;3.硬件和软件设计

（1）硬件设计

硬件设计包括PLC选型，输入输出端口配置，电气电路的设计与安装。

（2）软件设计

对于较复杂的控制系统，需要按功能绘制系统软件流程图，设计出梯形图，编制程序清单。

对程序进行模拟调试，并修改程序；对复杂的程序先进行分段调试，然后进行总调试。;4.软硬件总调试

;数字孪生技术

随着计算机技术的发展，智能制造概念的推进，使用仿真技术在虚拟环境中进行PLC软硬件的联调也在推广中，可以运用数字孪生技术通过虚拟的手段进行调试。

;5.技术文件的整理

技术文件包括：电气原理图、程序清单、端口接线图，位置安装图和使用维修说明书等。

;程序设计方法

1.经验法

经验法是根据设计经验的典型电路，正确分析控制要求，并确定各控制的关键点，这种方法的缺点是软元件可能会使用较多，程序不够简洁。

2.模块法

将程序分成几个控制模块，比如初始化模块、手动程序模块、自动程序模块、系统演示模块和故障处理模块等。通过主程序和子程序的调用??现整个系统的运行。

;3.逻辑代数法

根据组合逻辑或时序逻辑，将输出变量的逻辑关系表达式，利用逻辑代数的基本定律和运算法则，根据表达式写出梯形图。这种编程方法，逻辑关系清楚，程序简洁。

4.图解法

图解法是通过绘制时序图、流程图、波形图等设计方法，例如交通灯控制电路先绘制出时序图，然后编写梯形图。

;5.状态转移法

对于较为复杂的加工程序，将控制过程分成若干个状态，并可以使用分支结构，绘制状态转移流程图，适合采用状态转移法编程。

6.翻译法

翻译法是将继电器的控制电路原理图直接翻译成梯形图，对于熟悉机电控制的人员常在技术改造中使用这种方法。

;程序设计的原则

1.可读性

（1）增加程序注释，程序块注释。包括每块程序的注释，关键段代码的用途注释，I/O变量和中间变量的注释。

（2）设计的程序流程要清晰，注意模块化设计。

（3）输入输出端口有规律，便于记忆与理解。

（4）程序在设计时就对调试留有一定的余地，在调试完再进行删减整理。

2.简单性

程序设计使用标准化的程序框架，经常使用的功能，可以做成子模块，多次调用。

;3.可靠性

在设计时要考虑到急停、过载、超限、超时等情况，另外也要对非正常工作条件（如临时停电）或非法操作（如一些按钮不按顺序按，或同时按若干按钮），对非正常工作条件的出现，可以通过增加联锁等方式，使程序不会因为误操作出错，也可以增加一段程序用于处理误操作情况，回到正常的程序。

4.方便性

在输入输出的设计中，以用户为中心，输入操作考虑方便用户的设计，使用按钮、旋钮等方式，避免复杂不容易理解的设计；输出采用指示灯、数码管、触摸屏等方式，让用户掌握运行的流程。

;5.扩展性

在使用时可能会需要扩展功能，因此设计时在硬件和软件有考虑到扩展性。硬件上留出足够的余量，包括I/O端口以及通道口，软件上在编写的时把手动、自动和半自动调试方式预留好。

6.报警和故障处理

对工业现场中可能出现的情况，在设计时要设置声光等方式进行报警。

故障处理时设置手动处理和自动处理，程序设置总复位功能，便于在设备出现故障情况下尽快恢复设备正常工作。

;全自动洗衣机程序设计

全自动洗衣机的控制要求：

按电源按钮启动

按标准洗涤按钮

进水?正反转洗涤?排水?脱水

整个洗涤过程循环3次

蜂鸣器响3s后停机

其中：

正反转洗涤是正转2s?停1s?反转2s?停1s，共循环三次

;输入输出分配表;模块法

使用三个子程序分别实现：

正反转洗涤

排水脱水

蜂鸣器报警;主程序调用正反转子程序;逻辑代数法

进水电磁阀YOOO逻辑表达式：

当按下X001按钮时启动，当洗完一