可编程控制器的工业应用规划技术

可编程控制器应用技术第十二章可编程控制器的工业应用规划技术目录PLC应用规划的内容及步骤设备配置软件设计输入输出端口的扩展及保护PLC应用的可靠性技术1内容提要2PLC的工业应用规划是PLC应用中的重要环节。本章在前述章节的基础上对PLC控制系统规划的内容、步骤、应用程序的设计方法以及适用场合等做了进一步的说明，并讨论了PLC控制系统输入输出口扩展及提高系统可靠性的方案。第一节PLC应用规划的内容及步骤PLC控制系统的应用规划分类程序设计程序规划3第一节PLC应用规划的内容及步骤控制功能调查系统设计及硬件配置程序规划外电路设计线路安装程序编辑系统试运行合格？合格？现场调试与运行合格？投入运行YesYesNoNoNo应用规划过程示意图4第一节PLC应用规划的内容及步骤一、控制功能调查首先对被控对象的工艺过程、工作特点、功能和特性进行认真分析，并通过与有关工程技术人员的共同协作，明确控制任务和设计要求，制定出详实的工作循环图或控制状态流程图。然后，根据生产环境和控制要求确定采用何种控制方式。5第一节PLC应用规划的内容及步骤二、系统设计及硬件配置①根据被控对象对控制系统的要求，明确PLC系统要完成的任务及所应具备的功能。②分析系统功能要求的实现方法并提出PLC系统的基本规模及布局。③在系统配置的基础上提出PLC的机型及具体配置。6第一节PLC应用规划的内容及步骤三、程序规划程序规划的主要内容是确定程序的总体结构、各功能块程序块之间的接口方法。进行程序规划前先绘出控制系统的工作循环图或状态流程图以期进一步明确控制要求及选取程序结构。7第一节PLC应用规划的内容及步骤四、程序编辑程序的编辑过程是程序的具体设计过程。在前边确定的程序结构前提下,可以使用梯形图也可以使用指令表完成程序。8第一节PLC应用规划的内容及步骤五、系统模拟运行六、现场调试与运行9第二节设备配置在选择设备配置时，要考虑以下方面：PLC的功能选择输入输出点数的确定对PLC响应时间的要求程序存储器容量的估算系统可靠性编程器与外围设备10第三节软件设计一、经验设计法它沿用了继电器控制电路的设计方法来设计梯形图。就是在基本控制单元和典型控制环节基础上,根据被控对象对控制系统的具体要求,依靠经验直接设计控制系统,不断地修改和完善梯形图。具有随意性11第三节软件设计二、逻辑设计法定义是以控制系统中各种物理量的逻辑关系出发的设计方法。特点具有严密可循的规律性和可行的设计步骤，也有简便、直观和十分规范的特点。12第三节软件设计控制过程由若干个状态组成；每个状态都是由于接受了某个主令信号而建立；各记忆元件用于区分各状态，并构成执行元件的输入变量；正确地写出各中间记忆元件逻辑函数式和执行元件的逻辑函数式，也就完成了程序设计的主要任务。设计思想13第三节软件设计①通过工艺过程分析，结合控制要求，绘制工作循环图和检测元件分布图，取得电气执行元件功能表。②绘制控制系统状态转换表。通常它由输出信号状态表、输入信号状态表、状态转换主令表和中间记忆状态表四部分组成。逻辑设计法的设计步骤：14第三节软件设计③根据状态转换表，进行控制系统的逻辑设计。包括写中间记忆元件的逻辑表达式和执行元件的表达式。④将逻辑函数转化为梯形图或语句表形式。由于语句表的结构和形式与逻辑函数非常相似，很容易直接由逻辑函数转化。而梯形图可以通过语句表过渡一下，或直接由逻辑函数转化。⑤程序的完善和补充。包括手动工作方式的设计、手动与自动工作方式的选择、自动工作循环、保护措施等。15第三节软件设计三、状态流程图设计法定义它是完整地描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，是分析和设计电气控制系统顺序控制程序的一种重要工具。同时，它又是一种通用的技术语言，可以为不同专业的工程技术人员进行技术交流提供服务。16第四节输入输出端口的扩展及保护一、输入、输出端口的扩展1.输入端口的扩展(1)分时分组输入分时分组输入指控制系统中不同时使用的两项或多项功能中，一个输入端口可以重复使用。图12-2分时分组输入17第四节输入输出端口的扩展及保护(2)利用输出端口扩展输入端图12-3输出端口扩展输入端口18第四节输入输出端口的扩展及保护(3)输入输出端口的合并输入触点的合并19第四节输入输出端口的扩展及保护(4)将信号设置在可编程序控制器之外举例图12-5手动按钮接于输出端口20第四节输入输出端口的扩展及保护(5)利用机内器件及编程扩展输入端口图12-6计数器电动机运转方向控制21第四节输入输出端口的扩展及保护2.输出端口的扩展输出端器件的合并与分组用输出端口扩展输出端口图12-7输出端口扩展输出端口实例22第四节输入输出端口的扩展及保护二、输入输出端口的保护输出端口的保护与PLC的输出器件类型及负载电源的类型有关。保护主要针对输出为电感性负载时，负载关断产生的可能损害可编程控制器输出端口的高电压。保护电路的主要作用是抑制高电压的产生。23第四节输入输出端口的扩展及保护图12-8交流负载并联RC电路图12-9直流负载并联续流二极管24第五节PLC应用的可靠性技术一、工作环境温度PLC要求环境温度在0～55℃湿度空气的相对湿度应小于85%(无凝露)震动防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动空气避免有腐蚀和易燃气体电源分交流电源和直流电源情况25第五节PLC应用的可靠性技术图12-10PLC电源26第五节PLC应用的可靠性技术二、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之间应采用双绞线连接。②PLC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。27第五节PLC应用的可靠性技术③PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量信号线也要分开敷设。模拟量信号的传送采用屏蔽线，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。④PLC基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独敷设，以防外界信号干扰。⑤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。28第五节PLC应用的可靠性技术三、I/O端的接线1.输入接线①输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。②输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。③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。29第五节PLC应用的可靠性技术2.输出接线输出端接线分为独立输出和公共输出。应用熔丝保护输出元件。使用电感性负载时应选择工作寿命较长继电器。PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制。30第五节PLC应用的可靠性技术四、PLC的外部安全电路急停电路保护电路自检功能电源过负荷的保护重大故障的报警和防护31第五节PLC应用的可靠性技术五、PLC的接地PLC的接地线与设备的接地端相连，接地线的截面积应不小于2(mm)2，接地电阻要小于100Ω;如果使用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点连在一起。为了有效抑制加在电源和输入、输出端的干扰，应给PLC接上专用的地线，接地点应与动力设备的接地点分开；严禁PLC与其他设备串联接地。32第五节PLC应用的可靠性技术六、冗余系统与热备用系统1.冗余控制系统主CPU备CPURPU主I/O备I/O图12-11冗余控制系统33第五节PLC应用的可靠性技术2.热备用系统主CPU备CPUI/O单元图12-12热备用系统34