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PLC控制系统设计的基本原则

日期:2015-09-10 22:03:30 浏览次数:

一、PLC控制系统设计的基本原则

任何一种电器控制系统都是为了实现被控制对象(生产设备或生产过程)的工艺要求,以提高生产效率和产品质量,因此,在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:

1、最大限度地满足工艺流程和控制要求。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据。设计前,应深入现场进行调查研究,收集资料,明确控制任务,并与机械设计人员与实际操作人员密切配合,共同拟定电器控制方案,协同解决设计中出现的各种问题。
2、监控参数、精度要求以满足实际需要为准,不宜过多、过高,力求使控制系统简单、经济,使用及维修方便,并降低系统的复杂性和开发成本。
3、保证控制系统的运行安全、稳定、可靠。正确进行程序调试、充分考虑环境条件、选用可靠性高的PLC、定期对PLC进行维护和检查等都是很重要和必不可少的。
4、考虑到生产的发展和工艺的改进,在选择PLC容量时,应适当留有余量。

二、选用PLC控制系统的依据
随着PLC技术的不断发展,PLC的应用范围日益广泛,使得当今的电气工程技术人员在设计电气控制系统时,会有更多的机会考虑选用PLC控制。在传统的继电器-接触器控制系统和PLC控制系统、微机控制系统这三种控制方式中,究竟选取哪一种更合适,这需要从技术上的适用性、经济上的合理性进行各方面的比较论证。这里提供以下几点依据,以供在考虑是否选用PLC控制时参考:

(1)输入、输出量以开关量为主,也可有少量模拟量。
(2)I/O点数较多。这是一个相对的概念。在70年代,人们普遍认为I/O点数应在70点以上选用PLC才合算;到了80年代,降为40点左右;现在,随着PLC性能价格比的不断提高,当总点数达10点以上就可以考虑选用PLC了。
(3)控制对象工艺流程比较复杂,逻辑设计部分用继电器控制难度较大。
(4)有较大的工艺变化或控制系统扩充的可能性。
(5)现场处于工业环境,而又要求控制系统具有较高的工作可靠性。
(6)系统的调试比较方便,能在现场进行。
(7)现场人员有条件掌握PLC技术。




三、PLC控制系统设计的一般步骤

PLC控制系统设计与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较,组件的选择代替了原来的器件选择,程序设计代替了原来的逻辑电路设计。
(1)根据工艺流程分析控制要求,明确控制任务,拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定,它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据,所以必须详细分析、认真研究,从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作(动作时顺、动作条件,相关的保护和联锁等)和应具备的操作方式(手动、自动、连续、单周期,单步等)。

(2)确定所需的用户输入设备(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),估算PLC的I/O点数;分析控制对象与PLC之间的信号关系,信号性质,根据控制要求的复杂程度,控制精度估算PLC的用户存储器容量。

(3)选择PLC。PLC是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各项技术、经济指标起着重要的作用,PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数,控制方式与速度、控制精度与分辨率,用户程序容量。

(4)分配、定义PLC的I/O点,绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围(如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等),对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义专用的信号名和地址,在程序设计中使用哪些内部元件,执行什么功能格都要做到清晰,无误。

(5)PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。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,控制程序的设计必须经过反复测试。修改,直到满足要求为止。

(6)控制柜(台)设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时,可进行硬件配备工作,主要包括强电设备的安装、控制柜(台)的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时,必须在控制线路设计完成后,才能进行控制柜(台)设计和现场施工。可见,采用PLC控制系统,可以使软件设计与硬件配备工作平行进行,缩短工程周期。如果需要的话,尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。
(7)试运行、验收、交付使用,并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。

传统的电器图,一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中,这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分,因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外,在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图(梯形图),可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”,可便于用户发生发展或工艺进时修改程序,并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务,上述内容可适当调整。

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