第7章 PLC控制系统应用设计

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1、第7章PLC控制系统应用设计本章导读本章介绍FX2N系列PLC控制系统的应用设计，要求掌握PLC应用的设计步骤、PLC的选型和硬件配置，熟悉PLC的安装和维护。掌握PLC的应用程序设计是PLC应用中的关键，也是整个电气控制系统设计的核心。本章除了经典实例之外，还介绍了污水处理和步进电机控制实际应用案例，掌握触摸屏、文本显示器和步进电机驱动器的编程与使用。7/15/202117.1PLC控制系统的总体设计1PLC的应用就是在电气控制系统中以PLC为主控，实现对生产过程的控制。PLC控制系统的设计与微机控制系统的设计还是有区别的，这是由于PLC特有的扫描工作方式和相

2、应的硬件结构与通用微机不完全一样。同时，PLC与继电器控制系统也有本质上的区别，因此需要结合PLC本身的一些特点来进行控制系统的设计。PLC控制系统设计硬件和软件可以分开进行设计。7.1.1PLC控制系统设计的基本原则1在设计PLC控制系统时，应按照以下基本原则进行。1．熟悉控制对象，确定控制范围设计前，深入现场实地考察，了解被控对象特点和生产工艺。搜集各种资料，归纳出工作状态流程图，并7/15/20212与有关的机械设计和实际操作人员交流和探讨，明确控制任务和设计要求。要了解工艺工程和机械运动与电气执行组件之间的关系和对控制系统的控制要求，共同拟定出电气控制方

3、案，最后归纳出电气执行组件的动作节拍表。这个也是PLC要正确实现的根本任务。2．优化控制系统，确定PLC机型在确定了控制对象和控制范围之后，需要制定相应的控制方案。在满足控制要求的前提下，力争使得设计出来的控制系统简单、可靠、经济以及使用和维修方便。控制方案的制定可以根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电气控制系统的工作方式。单机控制就可以满足要求，还是需要多机联网通信的方式。最7.1.1PLC控制系统设计的基本原则27/15/202137.1.1PLC控制系统设计的基本原则3后，综合考虑所有的要求，确定所要选用的PLC机型，以及其它的各种硬件设备。3．提高可

4、靠性和安全性在考虑完所有的控制细节和应用要求之后，还必须要特别注意控制系统的安全性和可靠性。大多数工业控制现场，充满了各种各样的干扰和潜在的突发状态。因此，在设计的最初阶段就要考虑到这方面的各种因素，到现场去观察和搜集数据。4．可升级性要求在设计PLC控制系统的时候，应考虑到日后生产的发展和工艺的改进，而适当地留有一些余量，方便日后的升级。7/15/202147.1.2PLC控制系统的设计流程1PLC控制系统的设计流程图如图7.1，具体步骤：（1）分析被控对象，明确控制要求。根据生产和工艺过程分析控制要求，确定控制对象及控制范围，确定控制系统的工作方式，例如全自

5、动、半自动、手动、单机运行、多机联合运行等。还要确定系统应有的其它功能，例如故障检测、诊断与显示报警、紧急情况7/15/202157.1.2PLC控制系统的设计流程2的处理、管理功能、联网通信功能等。（2）确定所需要的PLC机型，以及用户输入/输出设备，据此确定PLC的I/O点数。根据系统的控制要求，确定系统的输入/输出设备的数量及种类，如按钮、开关、接触器、电磁阀和信号灯等；明确这些设备对控制信号的要求，如电压流的大小、直流还是交流、开关量还是模拟量和信号幅度等。据此确定PLC的I/O设备的类型、性质及数量。（3）分配PLC的输入/输出点地址，设计I/O连接图

6、。根据已确定的输入/输出设备和选定的可编程控制器，列出输入输出设备与PLC的I/O点的地址分配表，以便于编制控制程序、设计接线图及硬件安装。7/15/202167.1.2PLC控制系统的设计流程3（4）可同时进行PLC的硬件设计和软件设计。硬件设计指电气线路设计，包括主电路及PLC外部控制电路，PLC输入输出接线图，设备供电系统图，电气控制柜结构及电器设备安装图等。软件设计包括状态表、状态转换图、梯形图、指令表等，控制程序设计是PLC系统应用中最关键的问题，也是整个控制系统设计的核心。（5）进行总装统调。一般先要进行模拟调试，即不带输出设备根据输入/输出模块的指

7、示灯显示进行调试。发现问题及时修改，直到完全满足符合设计要求。此后就可联机调试，先连接电气柜而不带负载，各输出设备调试正常后，再接上负载运行调试，直到完全满足设计要求为止。7/15/202177.1.2PLC控制系统的设计流程4（6）修改或调整软硬件设计，使之符合设计的要求。（7）完成PLC控制系统的设计，投入实际使用。总装统调后，还要经过一段时间的试运行，以检验系统的可靠性。（8）技术文件整理。技术文件包括设计说明书、电气原理图和安装图、器件明细表、状态表、梯形图及软件使用说明书等。7.2PLC控制系统的设计步骤7.2.1确定控制对象和控制范围由图7.1中，控

8、制系统设计的第一步就是要