1、第四章第一节PLC控制系统设计的原则和设计方法一、PLC控制系统设计的基本原则1)选用的PLC必须满足被控对象的控制要求。2)在满足控制要求的前提下，保证PLC控制系统安全、可靠。3)PLC控制系统尽可能简单。4)具有高的性能价格比。二、PLC控制系统设计的基本步骤1)深入细致地了解和分析被控对象(生产设备、生产线、生产工艺、工作过程等)的控制要求，确定输入、输出设备的类型和数量。图4-1PLC控制系统设计步骤流程第一节PLC控制系统设计的原则和设计方法4Z1.tif2)根据输入、输出设备的类型和数量，第一节PLC控制系统设计的原则和设计方法确定PLC的输入输出点数，并选择相应点数的PLC机型
2、。3)系统硬件设计是对PLC外部设备的设计。4)系统软件设计，就是根据控制要求绘制工作循环图或状态流程图。5)将用户程序输入到PLC内部存储器中，进行程序调试。6)调试过程结束，整理技术资料，投入使用。第二节PLC的硬件设计一、根据外部输入、输出器件选择PLC的IO端口1.输入器件与PLC输入端口2.输出器件二、模块的选择三、可编程序控制器输入/输出(IO)点数的确定四、确定内存容量和存储器的种类五、确定CPU的运行速度六、确定PLC的外围设备七、电源电压的选择第三节PLC的软件设计一、翻译设计法1.设计步骤1)分析、熟悉原有的继电器控制电路的工作原理。2)确定IO点数、种类，选择PLC机型，
3、并绘制IO端子接线图。3)确定PLC输入输出的地址，对应继电器控制电路中的元器件，画出PLC的外部接线图。4)继电器控制电路中的时间继电器和中间继电器分别用PLC中的定时器和辅助继电器代替。5)对于不同回路的共用触点，可通过增加软触点来实现。6)根据上述对应关系画出梯形图。2.注意事项第三节PLC的软件设计1)应遵守梯形图语言中的语法规定。2)某些器件的触点如果在继电器电路图中只出现一次，并且与PLC输出端的负载串联(如有保护功能的热继电器的常闭触点)，不必将它们作为PLC的输入信号，可以将它们放在PLC外部的输出回路，仍与相应的外部负载串联。3)外部联锁电路的设立。3.设计举例图4-2原理图
4、与梯形图a)正反转控制b)时间控制第三节PLC的软件设计二、经验设计法1.设计步骤(1)分解控制功能，画输出线圈梯级根据控制系统的工作过程和工艺要求，将要编制的梯形图程序分解成独立的子梯形图程序。(2)建立辅助位梯级如果不能直接使用输入条件逻辑组合作为输出线圈的得电和失电条件，则需要使用工作位、定时器或计数器以及功能指令的执行结果作为条件，建立输出线圈的得电和失电条件。(3)画互锁条件和保护条件互锁条件是可以避免同时发生互相冲突的动作，保护条件可以在系统出现异常时，使输出线圈动作，保护控制系统和生产过程。2.设计举例第三节PLC的软件设计例4-1长动控制电路如图4-3a所示，试用经验设计法编写
5、程序。解PLC的输入输出地址分配如下：图4-3长动控制电路设计a)长动控制电路b)梯形图第三节PLC的软件设计三、功能图法1.设计步骤1)确定IO点数、种类，选择PLC机型，并绘制IO端子接线图。2)根据工作过程确定工步或状态，并加以编号。3)画出状态流程图。4)用步进指令或辅助继电器记忆编写相应的程序。5)程序调试后，进行现场联机调试。2.设计举例例4-2电动机顺序起动和停止控制编程。第三节PLC的软件设计1.tif第三节PLC的软件设计4Z4.tif第三节PLC的软件设计图4-4电动机起动和停止控制第三节PLC的软件设计图4-5电动机起动停止功能图解(1)PLC的输入输出地址分配如下：第三
6、节PLC的软件设计(2)该控制系统的功能如图4-5所示，根据功能图设计的梯形图如图4-6所示。图4-6电动机顺序起动停止梯形图第三节PLC的软件设计一、训练目的1)学习掌握翻译设计法。2)模拟运行并调试。二、训练器材1)装有 STEP7 Micro/WIN32编程软件的计算机1台。2)PLC操作台1套。3)模拟调试输入开关1套。三、训练内容及步骤1.训练内容第三节PLC的软件设计图4-7时间继电器控制的顺序起动电路2.训练步骤第三节PLC的软件设计(1)分配输入输出地址根据电路要求，分配PLC输入输出地址，见表4-1。表4-1输入输出地址(2)画出接线图将原有继电器控制电路改造为PLC控制的电
7、路，包括主电路和PLC外部接线图。(3)设计程序根据控制电路的功能要求，用翻译法设计PLC程序。(4)安装配线按照PLC控制的电路进行配线，安装方法及要求与继电路控制电路相同。第三节PLC的软件设计(5)运行调试通电操作试运行，以检验程序的正确性。一、训练目的1)学习掌握经验设计法。2)模拟运行并调试。二、训练器材1)装有STEP7 Micro/WIN32编程软件的计算机1台。2)PLC操作台1套。3)模拟调试输入开关1套。三、训练内容及步骤1.训练内容第三节PLC的软件设计图4-8全波整流可逆能耗制动控制电路第三节PLC的软件设计2.训练步骤(1)分配输入输出地址根据电路要求，分配PLC输入
8、输出地址。(2)画出接线图将原有继电器控制电路改造为PLC控制的电路，包括主电路和PLC外部接线图。(3)设计程序根据控制电路要求，用经验法设计PLC程序。(4)安装配线按照PLC控制的电路进行配线，安装方法及要求与继电器控制电路相同。(5)运行调试通电操作试运行，检验程序的正确性。一、训练目的1)学习掌握功能图设计法。2)模拟运行并调试。第三节PLC的软件设计二、训练器材1)装有STEP7 Micro/WIN32编程软件的计算机1台。2)PLC操作台1套。3)模拟调试输入开关1套。三、训练内容及步骤1.训练内容图4-9送料小车示意图第三节PLC的软件设计2.训练步骤(1)分配输入输出地址根据
9、电路要求，分配PLC输入输出地址。(2)画出接线图将原有继电器控制电路改造为PLC控制的电路，包括主电路和PLC外部接线图。(3)设计程序根据控制电路的功能要求，用功能图法设计PLC程序。1)根据运料小车工作流程，画出状态流程图。2)根据状态流程图编写程序。(4)安装配线按照PLC控制的电路进行配线，安装方法及要求与继电器控制电路相同。(5)运行调试通电操作运行，检验程序的正确性。第三节PLC的软件设计1)PLC梯形图的经验设计法是在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图，同时增加一些中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的PLC控制程序。2)PL
10、C梯形图的翻译法是在继电器控制系统的基础上，根据继电器与PLC控制逻辑关系，改造继电器控制系统，翻译法是设计梯形图的一条捷径。3)PLC梯形图的顺序控制设计法是根据控制系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。第三节PLC的软件设计FXA.tif1.简述PLC系统设计的基本原则。2.简述PLC控制系统的一般设计步骤。3.如何进行PLC机型选择?第三节PLC的软件设计4.如果PLC的输入端或输出端接有感性元件，应采取什么措施来保证PLC的正常运行?5.某控制系统有8个限位开关(SQ1SQ8)供自动程序使用，有6个按钮(SB1SB6)供手动程序使用，有4个限位开关(SQ9SQ1
11、2)供自动和手动两个程序共用，有5个接触器线圈(KM1KM5)。6.某锅炉的鼓风机和引风机的控制时序图如图4-10所示，要求鼓风机比引风机晚10s起动，引风机比鼓风机晚18s停机，请设计梯形图控制程序。图4-10控制时序图第三节PLC的软件设计7.试设计一个粉末冶金制品压制机控制系统，如图4-11所示，其控制要求如下：8.有2台绕线转子异步电动机，为限制电动机的起动电流，在每台电动机的转子回路中串接三段起动电阻，2台电动机分别操作。1)电动机M1采用时间控制原则进行控制(如按下起动按钮后，间隔5s，依次切除转子电阻)。2)电动机M2采用电流控制原则进行控制(3只过电流继电器线圈的吸合值相同，释
12、放值不同)。图4-11第三节PLC的软件设计4Z11.tif9.电动葫芦起升机构的动负荷试验，试设计用PLC控制的系统。第三节PLC的软件设计1)可手动上升、下降。2)自动运行时，上升6s后停9s，然后下降6s停9s，反复运行1h，然后发出声光信号，并停止运行。10.按下起动按钮后，能根据图4-12所示依次完成下列动作，用PLC实现并画出梯形图。1)A部件从位置1到2。2)B部件从位置3到4。3)A部件从位置2回到1。4)B部件从位置4回到3。11.试设计一个剪板机控制系统，如图4-13所示，其控制要求如下：1)初始状态：压钳和剪刀在上限位置，SQ1，SQ2被压下。第三节PLC的软件设计2)按下起动按钮SB1，板料右行，至SQ3处停止；此时压钳下行，压紧板料后，压力继电器KA动作(其动合触点接通)，压钳保持压紧状态，剪刀开始下行。图4-123)剪断板料后，SQ4被压下，压钳和剪刀同时上行，分别碰到SQ1、SQ2时停止，回到初始状态。第三节PLC的软件设计图4-13
