plc控制系统设计的一般步骤

plc控制系统设计的一般步骤

丰炜PLC说明资料1-PLC系统设计及选型方法

在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程控制器(PLC)可以轻松的解决，PLC已成为解决自动控制问题最有效的工具之一，越来越广泛的应用于工业控制领域中，本文简要叙述了PLC控制系统设计的步骤及PLC的基本选型方法，供大家参考。

一、可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤

（ 1 ）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求

这是整个系统设计的基础，以后的选型、编程、调试都是以此为目标的。

a ．被控对象就是所要控制的机械、电气设备、生产线或生产过程。

b ．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和连锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这样可化繁为简，有利于编程和调试。

（ 2 ）确定 I/O 设备

根据被控对象的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器、编码器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀、变频器、伺服、步进等。

（ 3 ）选择合适的 PLC 类型

根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、 I/O 模块的选择、特殊模块、电源模块的选择等。

（ 4 ）分配 I/O 点

分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着就可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

（ 5 ）编写梯形图程序

根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先

要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。

（ 6 ）进行软件测试

将程序下载到 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。

（ 7 ）应用系统整体调试

在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。

（ 8 ）编制技术文件

系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图等。

在PLC系统设计时，确定控制方案后，下一步工作就是PLC的选型工作。

应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围，确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。下面结合我公司丰炜PLC具体说明一下选型步骤及系统设计时注意事项。

二、 PLC 型号的选择

（ 1 ）通讯功能选择

根据系统的工艺要求，首先应确定系统用 PLC单机控制，还是用PLC形成网络，以及是否和其他设备有通信，如触摸屏，变频器，检测控制设备等等。这样就可以根据通讯接口数量、类型（RS-232,422,485）及通讯协议，规划PLC类型和通讯扩充卡或通讯扩充模块。

（ 2 ）控制功能选择

根据系统的工艺要求，应确定系统是否有A/D、D/A转换，温度采集控制，比例阀控制等工艺要求，选择VB系列相应的特殊模块，同时根据特殊模块数量选择VB系列相应的主机（VB0可接4个特殊模块，VB1可接8个特殊模块，VB2可接16个特殊模块）。

（ 3 ）高速计数及高速脉冲输出选择

根据系统的工艺要求，确认系统是否有高速计数或高速脉冲输出及相应的点数和频率，来选择相应型号的主机。

丰炜PLC全系列都具有软体32位元上下数带停电保持高速计数器，其中单相计数器11点（最高计数频率10KHz），双相计数器5点（最高计数频率10KHz），A/B相计数器5点（最高计数频率5KHz，VH系列为4点）。VB1系列在软体计数器基础上还有2点最高计数频率高达200KHz的硬体32位元高速计数器。

关于高速脉冲输出，VH仅有1点7KHz的脉冲输出，VB0及VB2各有2点

7KHz的脉冲输出，VB1有2点20KHz和2点200KHz的脉冲输出（VB1系列专为高速输入及速位控制应用而设计）。

其中需要注意的是高速脉冲输出应采用晶体管输出形式，不然很容易损坏。由于高速计数器只有输入端X0-X7 ，当其中某些点被占用后，其对应的其他高速计数器将不可再使用。

（ 4 ）I/O点数及输入输出形式选择

要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 10 ～ 20 ％

留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。然后根据系统的外部电路选择合适的输入输出形式。

三．输入回路的设计

（ 1 ）电源回路

PLC供电电源一般为 AC85—240V(也有DC24V)，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1：1隔离变压器等)。注：丰炜PLC供电交流电源为 AC85—264V直流电源为 DC21—28V。

（ 2 ）PLC上DC24V电源的使用

各公司 PLC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行)。注：丰炜PLC交流电源主机及扩充机自带DC24V输出规格为：DC24V±15% 420mA，且内部有保护电路可有效防止电源短路情况。

（ 3 ）外部DC24V电源

若输入回路有 DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上DC24V电源

容量不够时，要从外部提供DC24V电源，具体接线方法请参阅PLC硬体说明书。

（ 4 ）输入的灵敏度

各厂家对PLC的输人端电压和电流都有规定，以丰炜PLC为例，丰炜PLC 的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为3.5mA以上，关断电流为1.5mA以下，因此，当输入回路串有二极管或电阻(不能完全启动)，或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断)，就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，输入反应时间为10mS（X0～X7 VB系列可变更为0～60mS，VH系列可变更为0～15mS）隔离方式为光耦隔离，VH输入型号形式为无电压接点或NPN开集电极晶体管，VB输入型号形式为无电压接点或NPN/PNP开集电极晶体管。

四．输出回路的设计

（ 1 ）各种输出方式之间的比较

a.继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命及响应时间决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在10万次以上，响应时间为10ms

b.晶体管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，OFF→ON:20uS 以下，ON→OFF:100uS以下，但它只能带 DC 5—30V的负载，最大输出负载电流为0．5A／点，但每4点共COM不得大于0．8A。

（ 2 ）抗干扰与外部互锁

当PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。

用于正反转的接触器同时合上是十分危险的事情，像这样的负载除了在PLC内部已进行软件互锁外，在PLC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。

（ 3 ）“COM”点的选择

不同的 PLC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带4个输出点，有的带1个输出点。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带1个输出点的 PLC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4个输出点的PLC产品，这样会对电路设计带来很多方便。每个“COM”点处加一熔丝，以继电器输出为例，1个输出时加2—3A

的熔丝，4点输出的加5—10A的熔丝，因为PLC内部一般没有熔丝，为避免负载短路而烧毁基板，请在外部安装保险丝。

（ 4 ）PLC外部驱动电路

对于 PLC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管(LED)指示。印制板应做成插拔式，易于维修。丰炜新推出的VB系列IDC连接器机型，就提供MOSFET 及继电器转接模组的，在以后的资料中我们会详细说明。

五．扩充模块及特殊模块之电源供应

PLC主机及扩充机本身具备电源供给电路，而扩充模块及特殊模块的电源供应（5V及12V,5V用于提供CPU、总线及指示灯电压，12V用于提供驱动负载电压），必须依赖主机及扩充机提供，VB系列还可以借助VB-PWR电源扩充模块提供。

六．PLC的输入输出布线

PLC的输入输出布线也有一定的要求，请看各产品的使用说明书。