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第八章可编程序控制器系统设计与应用

第8章可编程序控制器系统设计与应用

可编程控制器的结构和工作方式与单片机、工控机等不尽相同，与传统的继电器控制也有本质的区别。这就决定了其控制系统的设计也不完全一样，其最大的特点软件与硬件可以分开设计。

本章主要内容包括：

●可编程序控制器系统设计一般原则与步骤

●可编程序控制器系统的硬件配置

●可编程序控制器系统的软件设计

●可编程序控制器应用程序的基本环节及设计技巧

●可编程序控制器在工业控制中的应用实例

●可编程序控制器系统提高可靠性的措施

本章的重点是可编程序控制器应用程序的基本环节、设计技巧与应用实例。通过本章的学习，使读者了解可编程序控制器系统设计一般原则与步骤、硬件配置、软件设计，熟悉掌握基本环节及设计技巧。通过本章的学习使读者对可编程序控制器系统设计有一个全面地了解。

8.1 PLC控制系统设计

8.1.1 PLC控制系统设计的基本原则

对于工业领域还是其他领域的被控对象，电气控制的目的在满足其生产工艺要求的情况下，最大限度的提高生产效率和产品质量。为达到此目的在可编程控制系统设计时应遵循以下原则：

1）最大限度的满足被控对象的要求。

2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、适用及维护方便。

3）保证系统的安全可靠。

4）考虑生产的发展和工艺的改进，在选型时应留有适当的余量。

8.1.2 PLC控制系统设计的内容

PLC控制系统设计的主要内容有：

2）选定PLC的型号及所需的输入/输出模块，对控制系统的硬件进行配置。

3）编制PLC的输入/输出分配表和绘制输入/输出端子接线图。

4）根据系统设计的要求编写程序规格要求说明书，然后再用相应的编程语言进行程序设计。

5）设计操作台、电气柜、选择所需的电器元件。

6）编写设计说明书和操作使用说明书。

根据具体控制对象，上述内容可适当调整。

8.1.3 PLC控制系统设计的一般步骤

由于PLC的结构和工作方式与一般微机和继电器相比各有特点，所以其设计的步骤也不尽相同，具体设计步骤如下：

1）详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要求。

2）根据控制要求确定所需的用户输入/输出设备。

3）选择PLC类型。

4）分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。

5）PLC软件设计，同时可进行控制台的设计和现场施工。

6）系统调试，固化程序，交付使用。

其设计流程如图：

图8-1 PLC控制系统设计步骤

8.2 PLC控制系统硬件配置

硬件系统设计主要包括PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。

随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务。但PLC 还是有它最适合的应用场合，所以在接到一个控制任务后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制装备（PLC、单片机、DCS或IPC）来完成该任务最合适。比如仪器及仪表装置、家电的控制器就要用单片机来做；大型的过程控制系统大部分要用DCS来完成。而PLC最适合的控制对象是：工业环境较差，而对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入／输出以开关量为主的工业自控系统或装置。其实，现在的可编程序控制器不仅处理开关量，而且对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下，也可取代工业控制计算机（IPC）作为主控制器，来完成复杂的工业自动控制任务。

控制对象及控制装置（选定为PLC）确定后，还要进一步确定PLC的控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由PLC完成。另外，如紧急停车等环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就需要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。

8.2.1 PLC 的选型

当确定由PLC 来完成控制后，设计者接下来要解决两个主要问题： 1. PLC 容量的选择

首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O 点找出来，包括开关量I/O 和模拟量I/O 以及这些I/O 点的性质。I/O 点的性质主要指它们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是用继电器型还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键，如果它们之中既有交流220V 的接触器、电磁阀，又有直流24V 的指示灯，则最后选用的PLC 的输出点数有可能大于实际点数。因为PLC 的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们是交流220V 的负载使用，则直流24V 的负载只能使用其他组的输出端了。这样有可能造成输出点数的浪费，增加成本。所以要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220 V 的指示灯等。一般情况下继电器输出的PLC 使用最多，但对于要求高速输出的情况，如运动控制时的高速脉冲输出，就要使用无触点的晶体管输出的PLC 了。知道这些以后，就可以定下选用多少点和I/O 是什么

类型的PLC 了。

然后要对用户存储器容量进行估算。PLC 常用的内存用EPROM 、EEPROMHE 和带锂电池供电的RAM 。一般微型和小型PLC 的存储容量是固定的，介于1～2KB 之间。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O 点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略地估算。根据经验，每个I/O 点及有关功能元件占用的内存大致如下：

开关量输入元件：10～20B/点；开关量输出元件：5～10B/点；定时器/计速器：2B/个；模拟量：100～150B/点；

通信接口：一个接口一般需要300B 以上；

根据上面算出的总字节数再考虑25％左右的备用量，就可估算出用户程序所需的内存容量，从而选择合适的PLC 内存。

2. PLC 机型的选择

由于生产PLC

的厂家众多，实现的功能虽基本相同，但性能、价格和编程语言却有较

大差别，一般从以下几个方面考虑：

（1）功能方面所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通信要求；或对PLC的计算速度、用户程序容量等有特殊要求；或对PLC的位置控制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解，以便做出正确的选择。

（2）价格方面不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、I/O点数相当的PLC的价格能相差40％以上。在使用PLC较多的情况下，性价比是一个重要的因素。

（3）售后服务应考虑相关的技术支持，统一型号方便维护，系统改造、升级等因素。

PLC主机选定后，如果控制系统需要，则相应的配套模块也就选定了。如模拟量单元、显示设定单元、位置控制单元或热电偶单元等。

8.2.2 I/O地址分配

输入／输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说，I/O地址分配以后才可进行编程；对控制柜及PLC的外围接线来说，只有I/O 地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。分配输出点地址时，要注意8.2.1节中所说的负载类型的问题。

在进行I/O地址分配时最好把I/O点的名称、代码和地址以表格的形式列写出来。

8.2.3 响应时间

对于过程控制，扫描周期和响应时间必须认真考虑。PLC顺序扫描的工作方式，使它不能可靠地接收持续时间小于扫描周期的输入信号。例如，电机转速的测量，就需要选用高速计数指令来完成。总之，PLC的处理速度应满足实时控制的要求。

选定PLC及其扩展模块（如需要的话）和分配完I/O地址后，硬件设计的主要内容就是完成电气控制系统原理图的设计；电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/O接线和自动部分、手动部分的详细连接等，有时还要在电气原理图中标上器件代号或另外配上安装图、端子接线图等，以

方便控制柜的安装。电气元器件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯和电磁阀等。

8.3PLC控制系统软件设计

在实际的工作中，软件的实现方法有很多种，具体使用哪种方法，也因人因控制对象而异，以下是几种常用的方法。

8.3.1 经验设计法

在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。有时为了得到一个满意的设计结果，需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助触点和中间编程元件。这种设计方法没有一个普遍的规律可遵循，即具有一定的试探性和随意性，最后得到的结果也不是唯一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验的多少有关。

经验设计法对于一些比较简单的控制系统的设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。对于比较复杂的系统，经验法一般设计周期长，不易掌握，系统交付使用后，维护困难，所以，经验法一般只适合于比较简单的或与某些典型系统相类似的控制系统的设计。

8.3.2 逻辑设计法

工业电气控制线路中，有不少都是通过继电器等电器元件来实现，而继电器，交流接触器的触点都只有两种状态即吸合和断开，因此，用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电器控制线路是完全可以的，PLC的早期应用就是替代继电器控制系统，因此用逻辑设计方法同样也可以适用于PLC应用程序的设计。当一个逻辑函数用逻辑变量的基本运算式表达出来后，实现这个逻辑函数的线路就确定了。当这种方法使用熟练后，甚至梯形图程序也

可以省略，可以直接写出与逻辑函数和表达式对应的指令语句程序。关于逻辑函数和运算式与梯形图、指令语句的对应关系见

用逻辑设计法设计PLC应用程序的一般步骤如下：

1）列出执行元件动作节拍表。

2）绘制电气控制系统的状态转移图。

3）进行系统的逻辑设计。

4）编写程序。

5）对程序检测、修改和完善。

8.3.3 顺序功能图法

顺序功能图法首先根据系统的工艺流程设计顺序功能图，然后再依据顺序功能图设计顺序控制程序。在顺序功能图中，实现转换时使前级步的活动结束而使后续步的活动开始，步之间没有重叠。这使系统中大量复杂的联锁关系在步的转换中得以解决。而对于每一步的程序段，只需处理极其简单的逻辑关系。因而这种编程方法简单易学，规律性强。设计出的控制程序结构清晰、可读性好，程序的调试和运行也很方便，可以极大地提高工作效率。S7-200 PLC采用顺序功能图法设计时，可用顺序控制继电器（SCR）指令、置位/复位（S/R）指令、移位寄存器（SHRB）指令等实现编程。

控制系统设计的难易程度因控制任务而异，也因人而异。对于经验丰富的工程技术人员来说，在长时间的专业工作中，受到过各种各样的磨练，积累了许多经验，除了一般的编程方法外，更有自己的编程技巧和方法。但不管怎么说，平时多注意积累和总结是很重要的。

在程序设计时，除了I/O地址列表外，有时还要把在程序中用到的中间继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）和存储单元（V）以及它们的作用或功能列写出来，以便编写程序和阅读程序。

在编程语言的选择上，用梯形图编程还是用语句表编程或使用功能图编程，这主要取决于以下几点：

1）有些PLC使用梯形图编程不是很方便，则可以使用语句表编程，但是梯形图总比语句表直观。

2）经验丰富的人员可以使用语句表直接编程，就像使用汇编语言一样。

3）如果是清晰的单顺序、选择顺序或并发顺序的控制任务，则最好是用功能图来设计。

8.4 PLC 应用程序的典型环节及设计技巧

8.4.1 应用程序的典型环节

复杂的控制程序一般都是由一些典型的基本环节有机地组合而成的，因此，掌握这些基本环节尤为重要。它有助于控制程序设计水平的提高。以下是几个常用的典型环节。

1. 电动机的起动与停止控制程序

电动机的起动与停止是最常见的控制，通常需要设置起动按钮、停止按钮及接触器

等电器进行控制。由图可得I/O 分配表如表8-1所示。PLC 的I/O 接线圈如图8-2所示。

（1）停止优先控制程序

为确保安全，通常电机的启动、停止控制总是选用图8-3所示的停止优先控制程序。对于该程序，若同时按下启动和停止按钮，则停止优先。（2）起动控制优先程序

对于有些场合，需要起动优先控制，若同时按下启动和停止按钮，则启动优先。具体程序如图8-4。

2. 具有点动功能电动机起动、停止控制程序

表8-1 I/O 分配表

图8-3 停止优先梯形图

图8-4 启动优先梯形图

图8-2 I/O 接线图

有些设备的运动部件的位置常常需要进行调

整，这就要用到具有点动调整的功能。这样除了上述起动按钮、停止按钮外，还需要增添点动按钮SB3，I/O 分配表如表8-2所示。PLC 的I/O 接线圈如图8-5所示。

在继电器控制柜中，点动的控制是采用复合按钮实现的，即利用常开、常闭触点的先断后合的特点实现的。而PLC 梯形图中的“软继电器”的常开触点和常闭触点的状态转换是同时发生的，这时，可采用图8-6所示的位存储器M2.0及其常闭触点来模拟先断后合型电器的特性。该程序中运用了PLC 的周期循环扫描工作方式而造成的输入、输出延迟响应来达到先断后合的效果的。注意：若将M2.0内部线圈与QO.1输出线圈两个线圈的位置对调一下，则不能产生先断后合的效果。

3. 电动机的正．反转控制程序

电动机的正、反转控制是常用的控制形式，输入信号设有停止按钮SBl 、正向起动按钮SB2、反向起动按钮SB3，输出信号应设正、反转接触器KM1、

KM2，I/O 分配表如表8-3所示。I/O 接线图如图8-7所示。

电动机可逆运行方向的切换是通过两个接触器 KMl 、KM2

表8-2

I/O 分配表

图8-6 电动机起、停、点动控制

图8-8 电动机正、反转梯形图

表8-3 I/O 分配表

图8-7 电动机正、反转I/O 接线图

图8-5 起、停、点动控制I/O 接线图

要改变电源的相序。在设计程序时，必须防止由于电源换相所引起的短路事故，例如，由正向运转切换到反向运转时，当正转接触器KMl 断开时，由于其主触点内瞬时产生的电弧，使这个触点仍处于接通状态：如果这时使反转接触器KM2闭合，就会使电源短路。因此必须在完全没有电弧的情况下才能使反转的接触器闭合。

由于PLC 内部处理过程中，同一元件的常开、常闭触点的切换没有时间的延迟，因此必须采用防止电源短路的方法，图8-8

4. 大功率电动机的星-三角降压起动控制程序器KMl 、KM2、KM3控制，其中

KM3将电动机绕组连接成星形联结，KM2将电动机绕组连接成三角形联结。KM2与KM3不能同时吸合，否则将产生电源短路。在程序设计过程中，应充分考虑由星形向三角形切换的时间，即当电动机绕组从星形切换到三角形时，由KM3完全断开(包括灭弧时间)到KM2接通这段时间应锁定住，以防电源短路。

设置停止按钮SBl 、起动按钮SB2，接触器KMl 、KM2、KM3。I/O 分配表如表8-4所示， I/O 接线图如图8-9所示。

图8-10中，用T38定时器使KM3断电t2s 后再让KM2通电，保证KM3、KM2不同时接通，避免电源相间短

路。定时器T37、

表8-4

图8-9 星-三角起动控制I/O 接线图

图8-10 星-三角起动梯形图

缺文字注

释？应加上

T38、T39的延时时间t1、t2、t3可根据电动机起动电流的大小、所用接触器的型号，通过实验调整，选定合适的数值。t1、t2、t3的值过长或过短均对电动机起动不利。

4. 通电禁止输出程序

在实际工作中，因停电而停止生产是常有的事。在复电时，有些设备是不允许立即恢复工作的，不然会发生严重事故。在这种场合必须采用通电禁止输出程序（见图8-11）。PLC 上电进入RUN 状态时，SM0.3接通一个扫描周期。使M1.0置1，M1.0的常闭接点切断了输出线圈Q1.0、Q1.1…Q2.3的控制逻辑，故输出被禁止。只有接通允许工作的按钮Il.0时，M1.0被复位，输出线圈Q1.0、Q1.1…Q2.3才有可能输出。

6. 报警电路

报警是电气自动控制中不可缺少的重要环节，标准的报警功能应该是声光报警。当故障发生时，报警指示灯闪烁，报警电铃或蜂鸣器响。操作人员知道故障发生后，按消铃按钮，把电铃关掉，报警指示灯从闪烁变为长亮．故障消失后，报警灯熄灭。另外还应设置试灯、试铃按钮，用于平时检测报警指示灯和电铃的好坏。

图8－12为标准报警电路，图中的输入／输出信号地址分配如下：输人信号 I0.0为故障信号；I1.1为消铃按钮；I1.1为试灯、试铃按钮输出信号 Q0.0为报警灯；Q0.7为报警电铃。

在实际的应用系统中可能出现的故障一般有多种，这时的报警电路就不一样了。对报警指示灯来说，一种故障对应于一个指示灯，但一个系统只能有一个电铃。

下面分析一个有两

图8-11 通电禁止输出梯形图

种故障的报警电路供大家在实际使用时参考。

7. 定时器、计数器的扩展

S7-200 PLC 定时器的最大计时时间为3276.7s 。为产生更长的设定时间，可将多个定时器、计数器联合使用，扩展其计时范围如图8-14 和图8-15所示。

（1）定时器串联扩展计时范围

图8-13中，从输入信号I0.1接通后到输出线圈Q0.0有输出，共延时T ＝(30000+30000)×0.1s=6000s 。若还要增大计时范圃，可增加串联的定时器数目。

（2）定时器、计数器串联扩展计时范围

图8-14中，从电源接通到输出线圈Q1.0有输出，共延时T=3000.0s ×30000=9×107 s 若还要增大计时范围，可增加串联的计数器数目

（3）计数器串联扩展计数范围

S7-200 CPU226模块的最大计数值为32767，若需要更大的计数范围可将多个计数器串联使用以扩大计数范围。

图8-16中，若输入信号I0.3是一个光电脉冲(如用来计工件数)，从第一个工件产生的光电脉冲，到输出线圈Q3.0有输出，共计数N=30000×30000=9×108个工件。

可用于班产量达规定值后，由输出线圈发出信号。

8. 高精度时钟程序

图8-16所示是高精度时钟程序，秒脉冲特殊存储器SM0.5作为秒发生器，用作计数器C51的计数脉冲信号，当计数器C51的计数累计值达设定值60次时(即为l min 时)计数器位置

图8-13 定时器串联使用

图8-14 定时器、计数器串联使用

图8-18 用二极管隔离输入法

“1”，即C51的常开触点闭合，该信号将作为计数器C52的计数脉冲信号：计数器C51的另一常开触点使计数器C51复位(称为自复位式)后，使计数器C51从0开始重新计数。相似地，计数器C52计数到60次时(即为1h 时)其两个常开触点闭合，一个作为计数器C53的计数脉冲信号，另一个使计数器C52自复位，又重新开始计数；计数器C53计数到24次时(即为l 天)，其常开触点闭合，使计数器C53自复位，又重新开始计数。从而实现时钟功能。输入信号I0.1、I0.2用于建立期望的时钟设置，即调整分针、时针。

8.4.2 PLC 控制程序设计技巧

在工艺要求改变后，常常要改变程序，有时会出现I/O 点数不够又不想增加PLC 扩展单元，此时可采用一些方法来减少输入点和输出点。

1. 减少输入点的方法

（1）用二极管隔离的分组输入法

控制系统一般具有手动和自动的两种工作方式。由于手动与自动是不同时发生的，可分成两组，并由转换开关SA 选择自动(位置2)和手动(位置1)的工作位置，如图8-18所示。这样一个输入点就可当作两个输入点使用。二极管的作用是避免产生寄生电路，保证信号的正确输入。

图8-15 计数器串联使用

（2）触点合并式输入方法

在生产上艺允许条件下，将具有相同性质和功能的输入触点串联或并联后再输入PLC 输入端，这样使几个输入信号只占用一个输入点。下面，以两地控制程序为例来说明。

设有一台电动机，要求分别在甲、乙两地均可对其进行起、停控制。甲地设停止按钮SB1，起动按钮SB3：乙地设停止按钮SB2，起动按钮SB4．如图8-19和表8-5所示。

对应的梯形图如图8-20所示。这样，不管是在甲地或乙地均可对电动机进行起、停控制。而只占用于PLC 两个输入点(I0.0、I0.1)。

推而广之，对于多地点控制，只要将n 地的停止按钮的常闭触点串联起来，接入PLC 的一个输入点；再将n 地的起动按钮并联起来，接入PLC 的一个输入点。

（3）单按钮起、停控制程序

通常起、停控制(例对某电动机的起、停控制)均要设置两个控制按钮作为起动控制和停止控制。现介绍只用一个按钮，通过软件编程，实现起动与停止的控制。

如图8－22所示，I0.0作为起动、停止按钮的地址，第一次按下时Q1.0有输出，第二次按下时Q1.0无输出，第三次按下Q1.0又有输出。图中示出了其工作时序图。

图8-20 I/O 梯形图

表8-5 I/O 分配表

图8-21 并联输出法

图8-22 单按钮控制梯形图

图8-19 I/O 接线图

减少输入点的方法除了上述方法外，还有编码输入法等方法，不再一一介绍。

2. 减少输出点的方法

对于两个通断状态完全相同的负载，可将它们并联后共用一个PLC的输出点，如图8-21所示。

两个负载并联共用一个输出点，应注意两个输出负载电流总和不能大于输出端子的负载能力。

由于信号灯负载电流很小，故常用信号灯与被指示的负载并联的方法，这样可少占用PLC一个输出点。

8.6 提高PLC控制系统可靠性的措施

PLC专为在工业环境下应用而设计，其显著特点之一就是高可靠性，为了提高PLC的可靠性，PLC本身在软、硬件上均采取了一系列抗干扰措施，在一般工厂内使用完全可以可靠地工作，一般平均无故障时间可达几万小时。但这并不意味着对PLC的环境条件及安装使用可以随意处理。在过于恶劣的环境条件下，如强电磁干扰、超高温、超低温、过欠电压等情况，或安装使用不当等，都可能导致PLC内部存储信息的破坏，引起控制紊乱，严重时还会使系统内部的元器件损坏。为了提高PLC控制系统运行的可靠性，必须选择合理的抗干扰措施，使系统正常可靠的工作。

8.6.1 PLC安装的环境条件

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：

(1) 温度 PLC要求环境温度在0~55o C，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。

(2) 湿度为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小5%（无凝露）。

(3) 震动应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

(4) 空气避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。

(5) 电源 PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

8.6.2 抗干扰措施

1．控制系统中干扰及其来源

现场电磁干扰是PLC控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此必须知道现场干扰的源头。

(1) 干扰源及一般分类

影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

(2) PLC系统中干扰的主要来源及途径

○1强电干扰

图8－23

PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。

○2柜内干扰

控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。

○3来自信号线引入的干扰

与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

○4来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

○5来自PLC系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

○6变频器干扰

一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。

(2)主要抗干扰措施

○1电源的合理处理，抑制电网引入的干扰

对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。如图8－22所示。

○2安装与布线

1）动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/ O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。

2）PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC

消弧电路。

3）PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

4）交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

○3I/O端的接线

1）输入接线

输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

2）输出连接

输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。 PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。

○4正确选择接地点，完善接地系统

良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC 系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响P LC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

1）安全地或电源接地

将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害。

2）系统接地

PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

3）信号与屏蔽接地

一般要求信号线必须要有唯一的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号

侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点。

○5对变频器干扰的抑制

变频器的干扰处理一般有下面几种方式：

1）加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。

2）使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。

3）使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。

PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，才能够使PLC控制系统正常工作。随着PLC应用领域的不断拓宽，如何高效可靠的使用PLC也成为其发展的重要因素。21世纪，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。

8.6.3 PLC系统的故障检查

表8－6给出了S7－200主要硬件故障诊断指导相关内容。

PLC编程实例PLC经典案例

PLC 编程实例PLC 经典练习第二章一第2章基本逻辑控制图2-1 交通信号灯控制PLC 配置示意图 C P U 输出单元停止I0.2 启动I0.1 东西人行道红Q1.3 东西人行道绿Q1.2 南北人行道红Q1.1 南北人行道绿Q1.0 东西主车道红Q0.7 东西主车道黄Q0.6 东西主车道直行绿Q0.5 东西主车道左转绿Q0.4 南北主车道红Q0.3 南北主车道黄Q0.2 南北主车道直行绿Q0.1 南北主车道左转绿Q0.0

0 10 13 40 4345 55 58 85 8890 （秒）I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q1.3 Q1.2 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.1 Q1.0 图2-2 交通信号灯系统正常工作时序图

I0.1 M0.2 Q0.1 Q0.2 T1 T1 T3 T8 T9（3S ） T8（30S ） T7 T5 T4 T6（2S ） T7（10S ） M0.2 M0.1 T1 T5（3S ） T4（30S ） T3（10S ） T1（45S ） T2（45S ） I0.2 M0.1 M0.1 启停控制 Q0.4 Q0.5 M0.2 严重故障 M0.1 T2 红灯工作延时东西左转绿灯工作延时东西直行绿灯工作延时东西绿灯闪烁延时东西黄灯工作延时南北左转绿灯工作延时周期循环控制南北直行绿灯工作延时南北绿灯闪烁延时

... T12（0.5S ） T11 M0.1 T12 T9 T10（2S ）南北黄灯工作延时 T11 闪烁频率设定 T5 T6 T5 T4 T3 T4 Q0.5 Q0.3 T3 Q0.4 T9 T10 T8 T9 T11 T7 T8 Q0.1 Q0.7 T1 Q0.3 Q0.7 M0.2 M0.1 T1 东西主干道红灯南北主干道红灯 T7 Q0.0 南北主干道左转绿灯南北主干道直行绿灯南北主干道绿闪 Q0.2 南北主干道黄灯东西主干道左转绿灯 T11 Q0.6 东西主干道直行绿灯东西主干道绿闪东西主干道黄灯

PLC控制系统应用与设计

PLC控制系统的应用与设计 1.1 PLC设计的基本原则和步骤一个实际的PLC控制系统是以PLC为核心组成的电气控制系统，实现对生产设备和工业过程的自动控制。PLC控制系统设计的好坏直接影响中这产品的质量和企业的生产效率，关系到企业的经济效益。英雌，在设计PLC控制系统时要全面了解被控制对象的组成、特点、要求，同时力求使控制系统简单、经济，并且使用及维护方便，同时还要保证控制系统安全可靠。 PLC是一种特殊的计算机，在体系结构、运行，方式和编程语言等方面有别于普通计算机，因此在设计方法和步骤上有特殊性。用户在使用PLC进行实际系统设计的过程中，会自觉地遵循一定的方法和步骤。虽然不能要求必须先做什么，后做什么，具体应该怎么做，但必须遵循一些共同的原则，是PLC应用系统的设计方法和步骤符合科学化、工程化和标准化的要求。 1.1.1设计原则及方法 1. 系统设计的基本原则在进行PLC控制系统的设计时，一般应遵循以下几个原则（1）完全满足对象的要求。充分发挥PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统最基本和最重要的要求，也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集现场的资料和相关的国内、国外的先进资料。同时要注意和现场的工程管理人员，工程技术人员，现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。（2）在满足控制要求和技术指标的前提下，尽量是控制系统简单、经济。保证PLC抠门男之系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计系统控制的重要原则。这就要设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。列如，应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。（3）控制系统要安全可靠。一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入，技术的培训，设备的维护夜间个导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意尽量降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济、而且要使控制系统的使用和维护方面、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。（4）在设计是要给控制系统的容量和功能预留一定的裕度，便于以后的调整和扩充。由于技术的不断发展，控制系统的性能要求也会不断的提高，设计时要适当考虑今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。 2. 设计的主要内容

海为PLC精彩应用案例及使用体会

海为PLC精彩应用案例及使用体会 2012年我进入济南某自动化公司，临危受命编写一个矿井跑车防护装置的程序，使用海为PLC，矿井跑车防护装置的工艺如下：图1：工艺示意图如上图所示，在1300米长的矿井井下斜坡巷道上平均安置6道挡车栏，当矿车到达挡车栏附近时挡车栏打开，将矿车放行。当矿车离开时，将挡车栏放下，从而阻拦上方花落下来的矿车，从而保护巷道。每个挡车栏有电机一个，上升到位传感器1个，下降到位传感器1个，撞栏传感器1个。矿车的位置通过安装在提升机附近的编码器获得。方案难点： ①线路多，每个挡车栏光控制信号线不少，再加上巷道布线要尽可能的少，否则影响行车安全以及美观。 ②电机多，相应的配置的从站也多。解决方案：采用分散集中控制的原则

图2：方案结构图每个挡车栏的电机，传感器，PLC为一个从站，电机，传感器经从站PLC检测和控制，从站与主站之间采用海为PLC内部的海为BUS通讯方式。以上方案解决了繁琐的布线方式，而且从站中没有程序，所有的程序均在主站PLC里编写，大大的方面了布线和后期维护。采用海为PLC进行该方案有两个优点： ①海为PLC与海为PLC之间通过海为BUS指令组网方面，如上图方案结构图。海为PLC与海为PLC之间采用haiwellBus时，只需要在haiwellBus指令表中设置好主站与从站的对应发送与接收寄存器即可，如图3，通讯相当简单方面。

图3：HaiwellBus通讯设置 ②程序管理方便。每个从站程序建立一个子程序，如1号从站程序，2号从站程序，另外建议位置与速度检测程序，所有程序在主程序中一块调用，图中右侧。这样的好处是，编写调试程序的时候可以很方便的找到需要的程序。其次，维护方便，若从站需要更换PLC，则只需要设置好从站的地址，通讯参数即可，根本不需要再下载程序。图4：海为PLC的子程序使用

西门子 PLC应用系统设计及实例

第7章PLC应用系统设计及实例本章要点 ● PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法 ●应用举例 ● PLC的装配、检测和维护 7.1 应用系统设计概述在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC 的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是： 1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。 2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。 3. 保证控制系统安全可靠。 4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。 5. 软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。 7.2 PLC应用系统的设计 7.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤 1. PLC控制系统的设计内容（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。（5）编写程序并调试。（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。（7）编写设计说明书和使用说明书。 2. 设计步骤（1）工艺分析

深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。（2）选择合适的PLC类型在选择PLC机型时，主要考虑下面几点： 1功能的选择。对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。 2I/O点数的确定。统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。 3内存的估算。用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。（3）分配I/O点。分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。（4）程序设计。对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。（5）控制柜或操作台的设计和现场施工。设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。（6）应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成，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，然后连接起来总调。（7）编制技术文件。技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。 7.2.2 PLC的硬件设计和软件设计及调试 1. PLC的硬件设计 PLC硬件设计包括：PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。选定PLC的机型和分配I/O点后，硬件设计的主要内容就是电气控制系统的原理图的设计，电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统的原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/O接线和自动、手动部分的详细连接等。电器元件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯、电磁阀等。 2. PLC的软件设计软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计，小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况，确定程序的基本结构，画出控制流程图或功能流程图，简单的可以用经验法设计，复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。 3. 软件硬件的调试调试分模拟调试和联机调试。软件设计好后一般先作模拟调试。模拟调试可以通过仿真软件来代替PLC硬件在计算机上调试程序。如果有PLC的硬件，可以用小开关和按钮模拟PLC的实际输入信号（如起动、停止信号）或反馈信号（如限位开关的接通或断开），再通过输出模块上各输出位对应的指示灯，观察输出信号是否满足设计的要求。需要模拟量信号I/O时，可用电位器和万用表配合进行。在编程软件中可以用状态图或状态图表监视程序的运行或强制某些编程元件。

PLC应用系统设计开发步骤

PLC应用系统设计开发步骤学习了PLC的硬件系统、指令系统和编程方法以后，对设计—个较大的PLC控制系统时，要全面考虑许多因素，不管所设计的控制系统的大小，一般都要按图所示的设计步骤进行系统设计。图7．42 PLC应用系统设计开发步骤分析任务、确定总体控制方案随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务。但PLC还是有它最适合的应用场合，所以在接到一个控制任务后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制装备(PLC、单片机、DCS或IPC)来完成该任务最合适。比如仪器仪表装置、家电的控制器就要用单片机来做；大型的过程控制系统大部分要用DCS来完成。而PLC最适合的控制对象是：工业环境较差，而对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入／输出以开关量为主的工业自控系统或装置。其实，现在的可编程序控制器不仅处理开关量，而且对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下，已可取代工业控制计算机(IPC)作为主控制器，来完成复杂的工业自动控制任务。控制对象及控制装置(选定为PLC)确定后．还要进一步确定PLC的控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由PLC完成。另外一部分，如紧急停车等环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就需要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。

PLC的选型当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成为最重要的事情。一方面是选择多大容量的PLC，另一方面是选择什么公司的PLC及外设。对第一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I／O点找出来，包括开关量I／O和模拟量I／O以及这些I／O点的性质。I／O点的性质主要指它们是直流信号还是交流信号，电压多大，输出是用继电器型还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键，如果它们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有直流24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际点数。因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们被交流220V的负载使用，则直流24V的负载只能使用其他组的输出端了。这样有可能造成输出点数的浪费，增加成本。所以要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。一般情况下，继电器输出的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，如运动控制时的高速脉冲输出，就要使用无触点的晶体管输出的PLC了。知道了这些以后，就可以定下选用多少点和I/O是什么类型的PLC了。对第二个问题，则有以下几个方面要考虑：（1）功能方面所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通讯要求；或对PLC的计算速度、用户程序容量等有特殊要求；或对PLC的位置控制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解，以做出正确的选择。（2）价格方面不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、I／O点数相当的PLC的价格能相差40％以上。在使用PLC较多的情况下，这样的差价是必须考虑的因素。（3）个人喜好方面有些工程技术人员对某种品牌的PLC熟悉，所以一般比较喜欢使用这种产品。另外，甚至一些政治因素或个人情绪有时也会成为选择的理由。PLC的主机选定后，如果控制系统需要，则相应的配套模块也就选定了。如模拟量单元、显示设定单元、位置控制单元或热电偶单元等。（4）输出接口电路若模块的输出为继电器型，其输出电路的等效电路如图7.5所示。外部电源及负载与PLC内部是充分隔离的，内外绝缘要求为1 500VAC一分钟，继电器的响应时间为10 ms，在5～30VDC／150VAC电压下的最大负载电流为2A／点。但要注意，驱动电感性负载时，要降低额定值使用，以免烧坏触点，尤其是直流感性负载；要并联浪涌吸收器，以延长触点的寿命。但并联浪涌吸收器后，整个开关延时会加长。该模块输出端中有一个公共点，当输出点较多时，会有多个输出公共端，一般4个或8个输出端公用一个公共端，由于公共端是相互隔离的，因此不同组的负载可以有不同的驱动电源。对晶体管型输出，在环境温度40度以下时，最大负载电流为0.7 A／点；若环境温度上升则，应该减低负载的电流。使用晶体管输出的好处是其响应速度快，约为25 μs(通)和120μs (断)。（5）输入接口电路 PLC所有的输入都与内部电路之间有光电隔离电路，其等效的电路如图7.4所示。（6）I／O点数扩展和编址 CPU 22*系列的每种主机所提供的本机I／O点的I／O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I／O链中所处的位置。编址方法是同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置而递增，其他类型模块的有无以及所处的位置不影响本类型模块的编号。 I/O地址分配输入／输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说，I／O地址分配以后才可进行编程；对控制柜及PLC的外围接线来说，只有I／O地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。分配输出点地址时，要注意前文提到的负载类型问

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Plc 编程实例之1用四个按钮分别控制四个灯 PLC 编程实例中，稻草人PLC 编程培训中心通过四个按钮分别控制四个灯的方式举例，用四个按钮分别控制四个灯，当其中任意一个按钮按下时对应的灯亮，多个按钮按下时灯不亮。控制方案设计1.输入/输出元件及控制功能如表7-1所示，介绍了实例7中用到的输入/ 输出元件及控制功能。 2. 电路设计用四个按钮分别控制四个灯的接线图和梯形图，如图7-1所示。

3.控制原理梯形图1：当任何一个按钮Xn按下时，对应的常开接点闭合，输出线圈得电自锁。其常闭接点断开，其他输出线圈失电。梯形图2：初始状态时，没有按钮按下，K1X0=0,执行SUM指令， K1M0=0,M0=0,M0常开接点断开，不执行MOV指令，当任何一个按钮按下时，执行SUM指令，K1M0=1(M3=0、M2=0、M1=0、M0=1)，M0常开接点闭合，执行MOV指令，将K1X0的数据传送给K1Y0。例如，按一下按钮SB3，X2＝1，K1X0=0100，执行SUM指令， K1M0=0001，执行MOV指令，K1X0—K1Y0=0100，即Y2＝1，EL3灯亮。松开按钮时，数据保持不变，仍然Y2＝1。如果再按一下按钮 SB2，X1＝1，K1X0＝0010，执行SUM指令，K1M0=0001，执行MOV指令，K1X0—K1Y0＝0010，即Y1=1，EL2灶亮。松开按钮时，数据保持不变，仍然 Y1＝1。

实例8 用信号灯显示三台电动机的运行情况用红、黄、绿三个信号灯显示三台电动机的运行情况，要求：1)当无电动机运行时红灯亮。2)当1台电动机运行时黄灯亮。3)当2台及以上电动南运行时绿灯亮。控制方案设计1.输入/输出元件及控制功能如表8-1所示，介绍了实例8中用到的输入/ 输出元件及控制功能。 2.电路设计根据控制要求列出真值表如表8-2 所示。根据真值表写出逻辑表达式：

PLC控制系统的设计内容与基本步骤

1 ．系统设计的主要内容（ 1 ）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；（ 2 ）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；（ 3 ）选定 PLC 的型号；（ 4 ）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；（ 5 ）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；（ 6 ）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；（ 7 ）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；（ 8 ）编写设计说明书和使用说明书；根据具体任务，上述内容可适当调整。 2 ．系统设计的基本步骤（ 1 ）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 a ．被控对象就是受控的机械、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、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。（ 2 ）确定 I/O 设备根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

（ 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、容量的选择、 I/O 模块的选择、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。接着九可以进行 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 ）设计应用系统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 ）将程序输入 PLC 当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。（ 7 ）进行软件测试程序输入 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。（ 8 ）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。（ 9 ）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。

PLC系统方案设计

PLC控制系统设计原则实用性实用性是控制系统设计的基本原则。工程师在研究被控对象的同时，还要了解控制系统的使用环境，使得所设计的控制系统能够满足用户所有的要求。硬件上要尽量的小巧灵活，软件上应简洁、方便。可靠性可靠性是控制系统极其重要的原则。对于一些可能会产生危险的系统，必须要保证控制系统能够长期稳定、安全、可靠的运行，即使控制系统本身出现问题，起码能够保证不会出现人员和财产的重大损失。在系统规划初期，应充分考虑系统可能出现的问题，提出不同的设计方案，选择一种非常可靠且较容易实施的方案；在硬件设计时，应根据设备的重要程度，考虑适当的备份或冗余；在软件设计时，应采取相应的保护措施，在经过反复测试确保无大的疏漏之后方可联机调试运行。经济性这要求工程师在满足实用性和可靠性的前提下，应尽量使系统的软、硬件配置经济、实惠，切勿盲目追求新技术、高性能。硬件选型时应以经济、合用为准；软件应当在开发周期与产品功能之间作相应的平衡。还要考虑所使用的产品是否可以获得完备的技术资料和售后服务，以减少开发成本。这要求工程师，在系统总体规划时，应充分考虑到用户今后生产发展和工艺改进的需要，在控制器计算能力和有适当的裕量， I/O端口数量上应当留同时对外要留有扩展的接口，以便系统扩展和监控的需要。先进性这要求工程师在硬件设计时，优先选用技术先进，应用成熟广泛的产品组成控制系统，保证系统在一定时间内具有先进性，不致被市场淘汰。此原则与经济性共同考虑，使控制系统具有较高的性价比。 PLC g制系统设计流程

设计控制系统时应遵循一定的设计流程，掌握设计流程，可以增加控制系统的设计效率和正确性。被控对象的分析与描述分析被控对象就是要详细分析被控对象的工艺流程，了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通，确保分析的全面而准确在控制系统设计时，往往需要达到一些特定的指标和要求，即满足实际应用或是客户需求。在分析被控对象时，必须考虑这些指标和要求。在全面的分析之后，就需要按照一定的原则，准确地用工程化的方法描述被控对象，为控制系统设计打好基础。系统规模 PLc e 制系统的一般设计流程如图 i-i 所示:

PLC控制系统设计方案模板

WORD格式编辑整理 ***公司***PLC自动控制系统设计方案公司 2015年6月25日

一项目简介本系统是给空化热能机提供自动化控制的配套设备。传统的做法需靠操作人员的实际经验去启动或者停止主泵，循环泵，调整手动阀门的开度，手动打开或者关闭排污阀，手动打开或者关闭进水阀门补水，系统运行的优劣要靠工作人员的业务能力等决定，实际温度的变化范围大，室内温度舒适度差。配套本系统后，业主无需手动操作，只需通过触摸屏设定或者修改系统参数就可以实现空化能热泵的自动控制。系统方案二系统自动控制方案 1.系统自动控制方案此控制系统采用西门子新出的1200系列PLC其强大的通讯能力和强大的扩展能力深受市场的好评，上位机采用威纶通的HMI。控制系统分为手动和自动两种控制模式，手动控制模式下，可以随意的打开或者关闭系统内的阀门，启动或者停止系统内的泵。自动控制模式下，系统可以按照设定程序自动运行，当实际测得温度值高于系统设定的温度值后，可以自动停止主泵或者可以关闭电动球阀，一保证室内舒适度，这样也可以起到节能的功效，系统要求的温度可以实时的设置。另外，还可以分时段设置温度的参考值，满足不同用户的不同需要，实时显示现场就地监测仪表的数值值，显示泵的运行和故障等信息，故障报表可以显示系统的故障信息，方便设备的故障排除，数据记录功能可以将温度和压力的值实时的记录，方便系统的运行和

后续工艺的升级等。 2.系统控制流程图系统自动控制流程图如下图所示: 3. PLC框架图系统的控制框架图如下图所示:

泵运行信号检测~ 泵故障信号检测阀门反馈检测备用控制节点三、控制对象 1.主泵：数量：1台功率：3 KW 作用：系统热源的制造者 2.循环泵：数量：1台功率：0.5 KW 作用：主要作用是保证水在系统内正常的循环3.压力检测：数量：1只技术参数：二线制，4-20ma

常见的PLC程序实例详解

常见的PLC程序实例详解（附图），看得多才能会的多！十字路口的交通指挥信号灯布置：一、控制要求（1）信号灯系统由一个启动开关控制，当启动开关接通时，该信号灯系统开始工作，当启动开关关断时，所有信号灯都熄灭。（2）南北绿灯和东西绿灯不能同时亮。如果同时亮应关闭信号灯系统，并立刻报警。（3）南北红灯亮维持25s。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s。到20s 时，东西绿灯闪亮，闪亮3s 后熄灭，此时，东西黄灯亮，并维持2s。到2s 时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。（4）东西红灯亮维持30s。南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s 后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s 后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

（5）以上南北、东西信号灯周而复始地交替工作状态，指挥着十字路口的交通，其时序如下所示。

二、PLC 接线三、定义符号地址四、梯形图程序

三层楼电梯控制电梯的上升、下降由一台电动机控制；正转时电梯上升、反转时电梯下降。各层设一个呼叫开关（SB1、SB2、SB3）、一个呼叫指示灯（H1、H2、H3）、一个到位行程开关（ST1、ST2、ST3）。一、控制要求：（1）各层的呼叫开关为按钮式开关，SB1、SB2 及SB3 均为瞬间接通有效（即瞬间接通的即放开仍有效）。（2）电梯箱体上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向呼叫均无效，简称为不可逆响应。具体动作要求，如下表。（3）各楼层间有效运行时间应小于10S，否则认为有故障、自动令电动机停转。

多种液体自动混合装置的PLC 控制如图所示为三种液体混合装置，SQ1、SQ2、SQ3 和SQ4 为液面传感器，液面淹没时接通，液体A、B、C 与混合液阀由电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4 控制，M 为搅匀电动机，其控制要求如下： 1.初始状态装置投入运行时,液体A、B、C 阀门关闭，混合液阀门打开20s 将容器放空后关闭。 2.起动操作按下启动按钮SB1,装置开始按下列给定规律运转： ①液体 A 阀门打开，液体 A 流入容器。当液面达到SQ3 时，SQ3 按通，关闭液体 A 阀门，打开液体 B 阀门。 ②当液面达到SQ2 时，关闭液体 B 阀门，打开液体 C 阀门。 ③当液面达到SQ1 时，关闭液体 C 阀门，搅匀电动机开始搅拌。 ④搅匀电动机工作1min 后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。 ⑤当液面下降到SQ4 时，SQ4 由接通变断开，再过20s 后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。

PLC的应用范围及应用案例

一、应用范围： 1、用于开关量逻辑控制 2、用于闭环过程控制：大中型PLC都具有PID控制功能。PLC的PID控制已广泛用于各种生产机械的闭环位置控制和速度控制以及锅炉、冷冻、反应堆等方面。 3、PLC配合数字控制：PLC和机械加工中的数字控制及计算机数控组成一体，实现数值控制，有的已将CNC控制功能与PLC融为一体，实现PLC和CNC 设备间的内部数据自由传送，通过窗口软件，用户可以独自编程，由PLC送至CNC使用。 4、用于工业机器人控制：机器人越来越多地用于自动化生产线上，许多厂家采用了PLC控制。 5、用于组成多级控制系统：二、控制线路举例： 1、三相异步电动机启、停控制： SB1为起动按钮，SB2为停止按钮，KH为热继电器。在该回路中，两个按钮都使用动合触点，实际上，也可以使用动断触点，与PLC的输出点及程序配合使用就可以。提问：如果使用SB1、SB2的动断触点，PLC的梯形图和语句表是怎样的？ 2、三相异步电动机正反转控制： SB1为正向起动按钮，SB2为反向起动按钮，SB3为停止按钮，KM1为正向接触器，KM2为反向接触器。正反向转动是通过改变电动机的相序实现的。重要问题是保证正反向接触器在任何时候都不能接通，为此，图中采用了正反转按钮互锁，和两个输出继电器430。431的动断触点互锁来保证的。 3、三相异步电动机星形、三角形启动控制： Y－△降压起动是异步电动机常用的起动控制线路之一。SB1为起动按钮，SB2为停止按钮，KM为电源接触器，KMY为Y形起动接触器，KM△为△形起动接触器。

启动过程如下：按下起动按钮SB1，动合触点400闭合，输出继电器430接通并自保，电源接触器KM闭合给电动机供电，定时器450开始计时，同时中间继电器100接通，主控条件得到满足，且触点450。432闭合，输出继电器431接通，Y形接触器闭合，电动机被接成Y形开始启动。当定时器450延时10s时间后，动断触点断开，使431断开，切断Y形接触器，电动机断电。同时，动断触点431 闭合，定时器451开始计时，经2s延时后，动合触点451闭合，432接通，使△形接触器KM△闭合，电动机接成△形继续启动到额定转速使正常运行。动断触点432使定时器450和451复位，正常工作后不起作用。按下停止按钮SB2，动断触点401断开，使输出继电器430断开，切断电源接触器KM，电动机断开，同时中间继电器100断开，主控条件不满足，切断△接触器，恢复断电常态。艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。如需进一步了解台达PLC、西门子PLC、施耐德plc、欧姆龙PLC的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/8617833643.html,/

PLC应用系统设计及实例-自动化学院

第7章 PLC应用系统设计及实例本章要点 ● PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法 ●应用举例 ● PLC的装配、检测和维护 7.1 应用系统设计概述在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是： 1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。 2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。 3. 保证控制系统安全可靠。 4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和存容量上适当留有余地。 5. 软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用存少，扫描周期短。 7.2 PLC应用系统的设计 7.2.1 PLC控制系统的设计容及设计步骤 1. PLC控制系统的设计容（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。（5）编写程序并调试。（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。（7）编写设计说明书和使用说明书。 2. 设计步骤（1）工艺分析深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。（2）选择合适的PLC类型在选择PLC机型时，主要考虑下面几点： 1功能的选择。对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID 等）。

PLC学习资料大全：三菱PLC编程实例讲解

三菱 FX 系列 PLC 教学课程 ---一个从基础讲起的电梯控制实例第一节 PLC 简述一、 PLC 的特点： 1、高可靠性 2、编程简单，使用方便可采用梯形图编程方式，与实际继电器控制电路非常接近，一般电气工作者很容易接受。 3、环境要求低适用于恶劣的工业环境。 4、体积小，重量轻 5、扩充方便，组合灵活二、 PLC 的硬件结构： 1、硬件框图 2、输入接口电路为了保证能在恶劣的工业环境中使用， PLC 输入接口都采用了隔离措施。如下图，采用光电耦合器为电流输入型，能有效地避免输入端引线可能引入的电磁场干扰和辐射干扰。在光敏输出端设置 RC 滤波器，是为了防止用开关类触点输入时触点振颤及抖动等引起的误动作，因此使得 PLC 内部约有 10ms 的响应滞后。

当各种传感器（如接近开关、光电开关、霍尔开关等）作为输入点时，可以用 PLC机内提供的电源或外部独立电源供电，且规定了具体的接线方法，使用时应加注意。 3、输出接口电路 PLC一般都有三种输出形式可供用户选择，即继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出。在线路结构上都采用了隔离措施。特点：继电器输出：开关速度低，负载能力大，适用于低频场合。晶体管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。晶闸管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。注意事项：（1）PLC输出接口是成组的，每一组有一个COM口，只能使用同一种电源电压。（2）PLC输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。（3）对于电感性负载应加阻容保护。（4）负载采用直流电源小于30V时，为了缩短响应时间，可用并接续流二极管的方法改善响应时间。

PLC控制伺服电机应用实例

P L C控制伺服电机应用实例 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

PLC控制伺服电机应用实例，写出组成整个系统的PLC模块及外围器件，并附相关程序。 PLC品牌不限。以松下FP1系列PLC和A4系列伺服驱动为例，编制控制伺服电机定长正、反旋转的PLC程序并设计外围接线图，此方案不采用松下的位置控制模块FPG--PP11\12\21\22等，而是用晶体管输出式的PLC，让其特定输出点给出位置指令脉冲串，直接发送到伺服输入端，此时松下A4伺服工作在位置模式。在PLC 程序中设定伺服电机旋转速度，单位为（rpm），设伺服电机设定为1000个脉冲转一圈。PLC输出脉冲频率=（速度设定值/6）*100（HZ）。假设该伺服系统的驱动直线定位精度为±，伺服电机每转一圈滚珠丝杠副移动10mm，伺服电机转一圈需要的脉冲数为1000，故该系统的脉冲当量或者说驱动分辨率为(一个丝)；PLC输出脉冲数=长度设定值*10。以上的结论是在伺服电机参数设定完的基础上得出的。也就是说，在计算PLC发出脉冲频率与脉冲前，先根据机械条件，综合考虑精度与速度要求设定好伺服电机的电子齿轮比！大致过程如下：机械机构确定后，伺服电机转动一圈的行走长度已经固定（如上面所说的10mm），设计要求的定位精度为(10个丝)。为了保证此精度，一般情况下是让一个脉冲的行走长度低于，如设定一个脉冲的行走长度为如上所述的，于是电机转一圈所需要脉冲数即为1000个脉冲。此种设定当电机速度要求为1200转/分时，PLC应该发出的脉冲频率为20K。松下FP1---40T 的PLC的CPU本体可以发脉冲频率为50KHz，完全可以满足要求。如果电机转动一圈为100mm，设定一个脉冲行走仍然是，电机转一圈所需要脉冲数即为10000个脉冲，电机速度为1200转时所需要脉冲频率就是200K。PLC的CPU输出点工作频率就不够了。需要位置控制专用模块等方式。有了以上频率与脉冲数的算法就只需应用PLC的相应脉冲指令发出脉冲即可实现控制了。假设使用松下A4伺服，其工作在位置模式，伺服电机参数设置与接线方式如下：一、按照伺服电机驱动器说明书上的“位置控制模式控制信号接线图”接线： pin3(PULS1)，pin4(PULS2)为脉冲信号端子，PULS1连接直流电源正极(24V电源需串连2K左右的电阻),PULS2连接控制器(如PLC的输出端子)。 pin5(SIGN1)，pin6(SIGN2)为控制方向信号端子，SIGN1连接直流电源正极(24V电源需串连2K左右的电阻)，SIGN2连接控制器(如PLC的输出端子)。当此端子接收信号变化时，伺服电机的运转方向改变。实际运转方向由伺服电机驱动器的P41，P42这两个参数控制，pin7(com+)与外接24V直流电源的正极相连。pin29(SRV-0N)，伺服使能信号，此端子与外接24V直流电源的负极相连，则伺服电机进入使能状态，通俗地讲就是伺服电机已经准备好，接收脉冲即可以运转。上面所述的六根线连接完毕(电源、编码器、电机线当然不能忘)，伺服电机即可根据控制器发出的脉冲与方向信号运转。其他的信号端子，如伺服报警、偏差计数清零、定位完成等可根据您的要求接入控制器构成更完善的控制系统。

PLC应用系统设计过程

PLC应用系统设计及实例一．应用系统设计概述在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC 的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC的设计原则是： 1.充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。 2.在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单、维修方便。 3.保证控制系统安全可靠。 4.考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。 5.软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清晰，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。二．PLC应用系统的设计 2.1PLC控制系统的设计内容及设计步骤 1.PLC控制系统的设计内容（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，他是设计的依据。（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。（5）编写程序并调试。（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。（7）编写设计说明书和使用说明书。 2.设计步骤（1）工艺分析深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各个阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。（2）选择合适的PLC类型在选择PLC机型时，主要考虑下面几点： 1.功能的选择。对于小型PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。 2.I/O点数的确定。统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%~20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。 3.内存的估算。用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。 4.分配I/O点。分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 5.程序设计。对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，知道满足控制要求为止。 6.控制柜和操作台的设计和现场施工。设计控制柜和操作台的电器布置图及安装

第八章 可编程序控制器系统设计与应用