1、第四章第四章 控制系统的设计与故障诊断控制系统的设计与故障诊断 4.1 控制系统的设计控制系统的设计4.3 程序设计与调试程序设计与调试4.4 系统的现场调试系统的现场调试4.5 组织块及其应用组织块及其应用4.6 故障特性及故障诊断故障特性及故障诊断4.7 故障诊断知识故障诊断知识4.2 控制系统硬件设计方法控制系统硬件设计方法4.1 控制系统的设计控制系统的设计4.1.1 可编程序控制器系统设计要求可编程序控制器系统设计要求4.1.2 控制系统设计的基本内容控制系统设计的基本内容4.1.3 控制系统的设计步骤控制系统的设计步骤返回返回4.2.1 应用系统总体方案设计应用系统总体方案设计4.
2、2.2 系统硬件设计根据系统硬件设计根据4.2.3 可编程序控制器的机型选择可编程序控制器的机型选择4.2.4 输入输入/输出模板的选择输出模板的选择4.2.5 系统硬件设计文件系统硬件设计文件4.2.6 系统供电设计系统供电设计4.2 控制系统硬件设计方法控制系统硬件设计方法返回返回4.3.1 程序结构设计程序结构设计4.3 程序设计与调试程序设计与调试返回返回4.4 系统的现场调试系统的现场调试4.4.1 信号模拟信号模拟4.4.2 寻找寻找/替换与换线替换与换线4.4.3 变量监控与修改变量监控与修改4.4.4 输出输出/输入强制输入强制返回返回4.5 组织块及其应用组织块及其应用4.5
3、.1 中断优先级中断优先级4.5.2 中断过程中断过程4.5.3 控制中断控制中断4.5.4 时间中断组织块时间中断组织块4.5.5 初始化模块（初始化模块（100）返回返回4.6 故障特性及故障诊断故障特性及故障诊断4.6.1 系统故障率曲线系统故障率曲线4.6.2 故障诊断知识故障诊断知识返回返回4.7故障诊断知识故障诊断知识471.建立项目文件及程序建立项目文件及程序 472.程序测试及诊断程序测试及诊断 473.硬件组态硬件组态 返回返回4.1.1 4.1.1 可编程序控制器系统设计要求可编程序控制器系统设计要求 1.1.满足被控对象的要求。拟定控制方案。满足被控对象的要求。拟定控制方
4、案。2.2.简单、经济、维修方便、满足控制要求。简单、经济、维修方便、满足控制要求。3.3.选择可编程控制器的模板及模板时，选择可编程控制器的模板及模板时，应有余量。应有余量。返回返回 4.1.2 4.1.2 控制系统设计的基本内容控制系统设计的基本内容 1.1.确定系统运行方式与控制方式。确定系统运行方式与控制方式。2.2.选择用户输入设备。选择用户输入设备。3 3的选择。的选择。4.4.分配分配I I0 0点，绘制点，绘制I I0 0连接图。连接图。5.5.设计控制程序。设计控制程序。6.6.编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件。返回返回4.1.3 4.1.3 控制系统的设计步骤
5、控制系统的设计步骤 1.1.根据生产的工艺过程分析控制要求。根据生产的工艺过程分析控制要求。2.2.根据控制要求确定系统控制方案。根据控制要求确定系统控制方案。3.3.根据系统构成方案和工艺要求确定系统运根据系统构成方案和工艺要求确定系统运行方式。行方式。4.4.根据控制要求确定所需的用户输入、输出根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。设备。5.5.选择。分配的选择。分配的I IO O点，设计点，设计I IO O连接图连接图 6.6.进行的程序设计。进行的程序设计。7.7.联机调试。联机调试。8.8.编制技术文件。编制技术文件。返回返回4.2.1 4.2.1 应用系统总体方案设计应用系统总
6、体方案设计 1 1控制系统类型控制系统类型 由构成的单机控制系统。由构成的单机控制系统。由构成的集中控制系统。由构成的集中控制系统。由构成的分布式控制系统。由构成的分布式控制系统。用构成远程用构成远程I I0 0控制系统。控制系统。2.2.系统的运行方式系统的运行方式 手动运行方式。手动运行方式。半自动运行方式。半自动运行方式。自动运行方式。自动运行方式。返回返回4.2.2 4.2.2 系统硬件设计根据系统硬件设计根据 1.1.工艺要求工艺要求 2.2.设备状况设备状况 3.3.控制功能控制功能 4 40 0点数和种类点数和种类 5.5.系统的先进性系统的先进性 返回返回4.2.3 4.2.3
7、 可编程序控制器的机型选择可编程序控制器的机型选择 1.1.的功能的功能 2.0 2.0点数点数 3.3.响应速度响应速度 4.4.指令系统指令系统 5.5.机型选择的其他考虑机型选择的其他考虑返回返回4.2.4 4.2.4 输入输入/输出模板的选择输出模板的选择 1.1.数字量输入模块的选择数字量输入模块的选择 2.2.数字量输出模块的选择数字量输出模块的选择 3.3.模拟量模块的选择模拟量模块的选择 4.4.智能智能I I0 0模块的应用选择模块的应用选择 返回返回4.2.5 4.2.5 系统硬件设计文件系统硬件设计文件 1.1.系统硬件配置图系统硬件配置图 2.2.模块统计表模块统计表
8、3 30 0硬件接口图及硬件接口图及I I0 0地址表地址表 返回返回4.2.6 4.2.6 系统供电设计系统供电设计1.1.供电系统的保护措施供电系统的保护措施2.2.电源模块的选择电源模块的选择4 40 0模块供电电源设计模块供电电源设计5.5.系统接地设计系统接地设计6.6.可编程序控制器供电系统设可编程序控制器供电系统设计计7.7.电缆设计和敷设电缆设计和敷设 返回返回4.3.14.3.1程序结构设计程序结构设计 1.1.线性化编程线性化编程 2.2.分部编程以分部编程以 3.3.结构化编程结构化编程 工业搅拌系统实例工业搅拌系统实例返回返回4.4.14.4.1信号模拟信号模拟 返回返
9、回4.4.24.4.2寻找寻找/替换与换线替换与换线 下一页下一页返回返回4.4.3 4.4.3 变量监控与修改变量监控与修改 下一页下一页返回返回4.4.4 4.4.4 输出输出/输入强制输入强制 返回返回4.5.1 4.5.1 中断优先级中断优先级 OBOB类型（优先级）类型（优先级）说明说明OB1OB1主程序循环（主程序循环（1 1）在上一循环结束时启动在上一循环结束时启动OB10OB10时间中断（时间中断（2 2）在程序设置的日期和时间启动在程序设置的日期和时间启动OB20OB20延时中断（延时中断（3 3）受受SFC32SFC32控制启动，在一特定延时后运行控制启动，在一特定延时后运
10、行OB35OB35循环中断（循环中断（1212）运行在一特定时间间隔内（运行在一特定时间间隔内（1ms-1min1ms-1min）OB40OB40硬件中断（硬件中断（1616）当检测到来自外部模块的中断请求时启动当检测到来自外部模块的中断请求时启动OB80OB80到到OB87OB87响应异步错响应异步错误（误（26/26/启动时启动时2828）当检测到模块诊断错误或超时错误时启动当检测到模块诊断错误或超时错误时启动OB100OB100启动（启动（2727）当当CPUCPU从从STOPSTOP到到RUNRUN状态时启动状态时启动OB121OB121，OB122OB122响应同步响应同步错误（与被
11、中断错误（与被中断OBOB相同）相同）当检测到程序错误或接受错误时启动当检测到程序错误或接受错误时启动返回返回4.5.2 4.5.2 中断过程中断过程 系统检测到一个块中断时，则被中断系统检测到一个块中断时，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（作为一个中断堆栈存起来（I I堆栈）。堆栈）。下一页下一页I I堆栈中保存的内容有：堆栈中保存的内容有：累加器及地址寄存器的内容。累加器及地址寄存器的内容。数据块寄存器的内容。数据块寄存器的内容。局部数据堆栈，状态字，寄存器和局部数据堆栈，状态字，寄存器和B B堆栈指针。堆栈指针。新块调用和
12、，每一个块的处理数据被存堆栈。新块调用和，每一个块的处理数据被存堆栈。B B堆栈中保存的内容有：堆栈中保存的内容有：和寄存器。和寄存器。临时数据（临时数据（L L堆栈）的指针。堆栈）的指针。块的号码及返回地址。块的号码及返回地址。返回返回4.5.34.5.3控制中断控制中断 分为两类：执行周期性工作的和响应错误的。分为两类：执行周期性工作的和响应错误的。执行周期性工作的（日时钟中断）执行周期性工作的（日时钟中断）在特定的日期或时间执行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按特定周期循环执行 检测到一个过程检测到一个过程/硬
13、件错误时执行硬件错误时执行 检测到一个不依赖于程序指令的错误时执行检测到一个不依赖于程序指令的错误时执行 检测到一个与程序指令处理有关的错误时执行检测到一个与程序指令处理有关的错误时执行 返回返回4.5.44.5.4时间中断组织块时间中断组织块 一、日时钟中断（一、日时钟中断（1010）二、延时中断二、延时中断 20 20 三、循环中断三、循环中断 35 35 四、硬件中断四、硬件中断(40)(40)返回返回4.5.54.5.5初始化模块（初始化模块（100100）返回返回4.6.14.6.1系统故障率曲线系统故障率曲线 1.1.早期故障期早期故障期 2.2.随机故障期随机故障期 3.3.耗损
14、故障期耗损故障期 可编程控制器系统的故障分布可编程控制器系统的故障分布 1.1.系统故障。系统故障。2.2.外部故障外部故障 3.3.内部故障。内部故障。返回返回4.6.2 4.6.2 故障诊断知识故障诊断知识 故障的分类故障的分类1.1.外部设备故障外部设备故障2.2.系统故障系统故障3.3.硬件故障硬件故障4.4.软件故障软件故障可编程控制器的自诊断测试可编程控制器的自诊断测试利用系统功能进行诊断测试利用系统功能进行诊断测试 返回返回4 47 71.1.建立项目文件及程序建立项目文件及程序 建立新项目文件建立新项目文件选择选择7.7.建立程序建立程序选择选择7 7 建立建立“功能功能”选择
15、编程语言选择编程语言7 7软件的编程元素软件的编程元素输入输入/显示方式的转换显示方式的转换建立数据块建立数据块数据格式及示例数据格式及示例 返回返回信号状态监视（）信号状态监视（）信号状态监视（）信号状态监视（）状态变量监控与修改状态变量监控与修改建立的符号地址表建立的符号地址表4 47 72.2.程序测试及诊断程序测试及诊断 返回返回4 47 73.3.硬件组态硬件组态 SIMATIC S7SIMATIC S7的硬件组态的硬件组态S7-300 PLCS7-300 PLC的可组态选件的可组态选件选择选择CPUCPU模板及信号模板等模板及信号模板等确定确定MPIMPI站地址站地址确定时钟存储器字节地址确定时钟存储器字节地址建立建立PLCPLC系统的系统的MPI/DP/IEMPI/DP/IE网络网络插入插入PROFIBUSPROFIBUS子站子站 返回返回
