第四章PLC控制系统的设计与故障诊断

第四章PLC控制系统的设计与故障诊断4.1PLC控制系统的设计4.3程序设计与调试4.4PLC系统的现场调试4.5组织块OB及其应用4.6故障特性及故障诊断4.7故障诊断知识4.2PLC控制系统硬件设计方法4.1PLC控制系统的设计4.1.1可编程序控制器系统设计要求4.1.2PLC控制系统设计的基本内容4.1.3PLC控制系统的设计步骤返回4.2.1应用系统总体方案设计4.2.2系统硬件设计根据4.2.3可编程序控制器的机型选择4.2.4输入/输出模板的选择4.2.5系统硬件设计文件4.2.6系统供电设计4.2PLC控制系统硬件设计方法返回4.3.1程序结构设计4.3程序设计与调试返回4.4PLC系统的现场调试4.4.1信号模拟4.4.2寻找/替换与换线4.4.3变量监控与修改4.4.4输出/输入强制返回4.5组织块OB及其应用4.5.1中断优先级4.5.2中断过程4.5.3控制中断4.5.4时间中断组织块4.5.5初始化模块（OB100）返回4.6故障特性及故障诊断4.6.1系统故障率曲线4.6.2故障诊断知识返回4.7故障诊断知识4．7．1.建立项目文件及程序4．7．2.程序测试及诊断4．7．3.硬件组态返回4.1.1可编程序控制器系统设计要求1.满足被控对象的要求。拟定控制方案。2.简单、经济、维修方便、满足控制要求。3.选择可编程控制器的CPU模板及I/O模板时，应有余量。返回4.1.2PLC控制系统设计的基本内容1.确定系统运行方式与控制方式。2.选择用户输入设备。3.PLC的选择。4.分配I／0点，绘制I／0连接图。5.设计控制程序。6.编制控制系统的技术文件。返回4.1.3PLC控制系统的设计步骤1.根据生产的工艺过程分析控制要求。2.根据控制要求确定系统控制方案。3.根据系统构成方案和工艺要求确定系统运行方式。4.根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。5.选择PLC。分配PLC的I／O点，设计I／O连接图6.进行PLC的程序设计。7.联机调试。8.编制技术文件。返回4.2.1应用系统总体方案设计1.PLC控制系统类型由PLC构成的单机控制系统。由PLC构成的集中控制系统。由PLC构成的分布式控制系统。用PLC构成远程I／0控制系统。2.系统的运行方式手动运行方式。半自动运行方式。自动运行方式。返回4.2.2系统硬件设计根据1.工艺要求2.设备状况3.控制功能4.I／0点数和种类5.系统的先进性返回4.2.3可编程序控制器的机型选择1.CPU的功能2.I/0点数3.响应速度4.指令系统5.机型选择的其他考虑返回4.2.4输入/输出模板的选择1.数字量输入模块的选择2.数字量输出模块的选择3.模拟量模块的选择4.智能I／0模块的应用选择返回4.2.5系统硬件设计文件1.系统硬件配置图2.模块统计表3.I／0硬件接口图及I／0地址表返回4.2.6系统供电设计1.供电系统的保护措施2.电源模块的选择4.I／0模块供电电源设计5.系统接地设计6.可编程序控制器供电系统设计7.电缆设计和敷设返回4.3.1程序结构设计1.线性化编程2.分部编程以3.结构化编程工业搅拌系统实例返回4.4.1信号模拟返回4.4.2寻找/替换与换线下一页返回4.4.3变量监控与修改下一页返回4.4.4输出/输入强制返回4.5.1中断优先级OB类型（优先级）说明OB1主程序循环（1）在上一循环结束时启动OB10时间中断（2）在程序设置的日期和时间启动OB20延时中断（3）受SFC32控制启动，在一特定延时后运行OB35循环中断（12）运行在一特定时间间隔内（1ms-1min）OB40硬件中断（16）当检测到来自外部模块的中断请求时启动OB80到OB87响应异步错误（26/启动时28）当检测到模块诊断错误或超时错误时启动OB100启动（27）当CPU从STOP到RUN状态时启动OB121，OB122响应同步错误（与被中断OB相同）当检测到程序错误或接受错误时启动返回4.5.2中断过程系统检测到一个OB块中断时，则被中断块的累加器和寄存器上的当前信息将被作为一个中断堆栈存起来（I堆栈）。下一页I堆栈中保存的内容有：累加器及地址寄存器的内容。数据块寄存器的内容。局部数据堆栈，状态字，MCR寄存器和B堆栈指针。新OB块调用FB和FC，每一个块的处理数据被存堆栈。B堆栈中保存的内容有：DB和DI寄存器。临时数据（L堆栈）的指针。块的号码及返回地址。返回4.5.3控制中断OB分为两类：执行周期性工作的OB和响应错误的OB。执行周期性工作的OB（日时钟中断）在特定的日期或时间执行从一个编程事件始一段特定延时后执行按特定周期循环执行CPU检测到一个过程/硬件错误时执行CPU检测到一个不依赖于程序指令的错误时执行CPU检测到一个与程序指令处理有关的错误时执行返回4.5.4时间中断组织块一、日时钟中断（OB10）二、延时中断OB20三、循环中断OB35四、硬件中断(OB40)返回4.5.5．初始化模块（OB100）返回4.6.1系统故障率曲线1.早期故障期2.随机故障期3.耗损故障期可编程控制器系统的故障分布1.系统故障。2.外部故障3.内部故障。返回4.6.2故障诊断知识故障的分类1.外部设备故障2.系统故障3.硬件故障4.软件故障可编程控制器的自诊断测试利用系统功能进行诊断测试返回4．7．1.建立项目文件及程序建立新项目文件选择Program/S7Program.建立程序选择Insert/S7Block/Function建立“功能”选择编程语言LAD/FBD/STLSTEP7软件的编程元素输入/显示方式的转换建立数据块数据格式及示例返回信号状态监视（FBD）信号状态监视（LAD）状态变量监控与修改建立PLC的符号地址表4．7．2.程序测试及诊断返回4．7．3.硬件组态SIMATICS7的硬件组态S7-300PLC的可组态选件选择CPU模板及信号模板等确定MPI站地址确定时钟存储器字节地址建立PLC系统的MPI/DP/IE网络插入PROFIBUS子站返回