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1、第四章第四章第四章第四章 PLCPLC控制系统设计（一）控制系统设计（一）控制系统设计（一）控制系统设计（一）n n教学目的及要求：1、掌握PLC控制系统的总体设计原则；2、掌握PLC控制系统的硬件设计方法；3、掌握PLC顺序控制和逻辑控制的应用。一、一、PLC控制系统的总体设计控制系统的总体设计1、PLC控制系统设计的基本原则：PLCPLCPLCPLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤控制系统设计步骤控制系统设计步骤1 1 1 1）分析被控对象，提出控制要求。）分析被控对象，提出控制要求。）分析被控对象，提出控制要求。）分析被控对象，提出控制要求。2 2 2 2）确定输入、输出设备。确定输入、
2、输出设备。确定输入、输出设备。确定输入、输出设备。3)3)3)3)确定确定确定确定PLCPLCPLCPLC的的的的I/OI/OI/OI/O点数，选择点数，选择点数，选择点数，选择PLCPLCPLCPLC机型。机型。机型。机型。4)4)4)4)分配分配分配分配I/OI/OI/OI/O点数，绘制点数，绘制点数，绘制点数，绘制PLCPLCPLCPLC控制系统输入、输出端子接线图。控制系统输入、输出端子接线图。控制系统输入、输出端子接线图。控制系统输入、输出端子接线图。5)5)5)5)程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。程序
3、设计，绘制工作循环图或状态转移图。初始化程序；初始化程序；初始化程序；初始化程序；控制程序；控制程序；控制程序；控制程序；检测、故障诊断和显示等检测、故障诊断和显示等检测、故障诊断和显示等检测、故障诊断和显示等程序；程序；程序；程序；保护和联锁程序。保护和联锁程序。保护和联锁程序。保护和联锁程序。6)6)6)6)程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。局部、分段调试，再进行整体、系统调试。局
4、部、分段调试，再进行整体、系统调试。局部、分段调试，再进行整体、系统调试。7)7)7)7)调试过程结束，整理技术资料，投入使用。调试过程结束，整理技术资料，投入使用。调试过程结束，整理技术资料，投入使用。调试过程结束，整理技术资料，投入使用。2、PLC控制系统设计的内容与步骤PLCPLC控制系统设计步骤流程图控制系统设计步骤流程图二、二、PLC控制系统的硬件设计方法控制系统的硬件设计方法1）PLCPLC机型的选择机型的选择机型的选择机型的选择 2 2）I/OI/O点的数量和种类点的数量和种类点的数量和种类点的数量和种类3 3）CPUCPU的速度的速度的速度的速度4 4）内存容量内存容量内存容量
5、内存容量5 5）编程器编程器编程器编程器6 6）打印机打印机打印机打印机7 7）I/OI/O模块模块模块模块8 8）通讯接口模块通讯接口模块通讯接口模块通讯接口模块9 9）通讯传输电缆通讯传输电缆通讯传输电缆通讯传输电缆1 1）PLCPLC机型选择机型选择机型选择机型选择结构形式结构形式 整体式整体式 模块式模块式安装方式安装方式 集中式集中式 远程远程IO式式 分布式分布式功能要求功能要求响应速度响应速度系统可靠性系统可靠性机型统一机型统一输入器件：指连接到输入器件：指连接到输入器件：指连接到输入器件：指连接到PLCPLC输入接线端子用于产生输入输入接线端子用于产生输入输入接线端子用于产生输
6、入输入接线端子用于产生输入 信号的器件信号的器件信号的器件信号的器件。分类分类 主令器件主令器件 检测器件检测器件 有源触点输入器件有源触点输入器件 无源触点输入器件无源触点输入器件输入信号输入信号 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 开关信号开关信号2 2）PLCI/OPLCI/O端口选择端口选择端口选择端口选择按钮、选择开关、数字开关按钮、选择开关、数字开关行程开关、接近开关、光电开关、继行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器开关、继电器触点，接触器辅助触点辅助触点行程开关、接
7、近开关、光电行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器开关、继电器触点，接触器辅助触点辅助触点压力传感器、温度传感器压力传感器、温度传感器数字开关数字开关按钮、转换开关、形成开关、按钮、转换开关、形成开关、触点触点输出器件：指连接到输出器件：指连接到输出器件：指连接到输出器件：指连接到PLCPLC输出接线端子用于执行程序输出接线端子用于执行程序输出接线端子用于执行程序输出接线端子用于执行程序 运行结果的器件。运行结果的器件。运行结果的器件。运行结果的器件。分类：分类：驱动负载驱动负载 显示负载显示负载 输出端口：输出端口：继电器输出继电器输出 晶体管输出晶体管输出 晶闸管输出晶闸管输出接
8、触器、继电器、电磁阀接触器、继电器、电磁阀2 2）PLCI/OPLCI/O端口选择端口选择端口选择端口选择指示灯、数字显示装置、电指示灯、数字显示装置、电铃、蜂鸣器铃、蜂鸣器交直流负载交直流负载直流负载直流负载交流负载交流负载I/OI/O点数的确定点数的确定点数的确定点数的确定 I/OI/O点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。确定依据：将与确定依据：将与确定依据：将与确定依据：将与PLCPLC相连的全部输入、输出器件根据所相连的全部输入、输出器件根据所相连的全部输入、输出器件根据
9、所相连的全部输入、输出器件根据所需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展的需要再相应增加的需要再相应增加的需要再相应增加的需要再相应增加 10101515的余量的余量的余量的余量2 2）PLC I/OPLC I/O端口选择端口选择端口选择端口选择 CPUCPUCPUCPU的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。对于以开关量为主
10、的控制系统，不用考虑扫描速度，一对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一般的般的般的般的PLCPLCPLCPLC机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统，机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统，机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统，机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统，则需考虑扫描速度，必须选择合适则需考虑扫描速度，必须选择合适则需考虑扫描速度，必须选择合适则需考虑扫描速度，必须选择合适CPUCPUCPUCPU种类的种类的种类的种类的PLCPLCPLCPLC机型。机型。机型。机型。
11、3 3）CPUCPU的速度的速度的速度的速度远程远程远程远程I/OI/OI/OI/O模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远 离控制站离控制站离控制站离控制站高高高高速速速速计计计计数数数数器器器器模模模模块块块块：当当当当PLCPLCPLCPLC内内内内部部部部的的的的高高高高速速速速计计计计数数数数器器器器的的的的最最最最高高高高计计计计数数数数频频频频率不能满足要求时，可选择使用率不能满足要求时，可选择使用率不能满足要求时，可选择使用率不能满足要求时，可选择使用定位模块
12、：在机械设备中，保证加工精度进行定位定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位通通通通信信信信联联联联网网网网模模模模块块块块：PLCPLCPLCPLC与与与与PLCPLCPLCPLC之之之之间间间间，或或或或PLCPLCPLCPLC与与与与计计计计算算算算机机机机之之之之间间间间的的的的通通通通信与联网信与联网信与联网信与联网模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力
13、、风 力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进行输入、输出。行输入、输出。行输入、输出。行输入、输出。4 4）PLCPLC模块的选择模块的选择模块的选择模块的选择 PLCPLCPLCPLC的外围设备主要是人的外围设备主要是人的外围设备主要是人的外围设备主要是人机对话装置，用于机对话装置，用于机对话装置，用于机对话装置，用于PLCPLCPLCPLC的的的的编程和监控。通过人编程和监控。通过人编程和监控。通过人编程和监控。通过人机对话装置可
14、以进行编程、调试机对话装置可以进行编程、调试机对话装置可以进行编程、调试机对话装置可以进行编程、调试及显示图形报表、文件复制、报警等。及显示图形报表、文件复制、报警等。及显示图形报表、文件复制、报警等。及显示图形报表、文件复制、报警等。PLCPLCPLCPLC外围外围设外围外围设外围外围设外围外围设备有编程器、打印机、备有编程器、打印机、备有编程器、打印机、备有编程器、打印机、EPROMEPROMEPROMEPROM写入器、显示器等。写入器、显示器等。写入器、显示器等。写入器、显示器等。5 5）PLCPLC外围设外围设外围设外围设三、三、PLC顺序控制和逻辑控制应用顺序控制和逻辑控制应用 顺序控制系统：输入输出不仅要满足给定的逻辑顺序控制系统：输入输出不仅要满足给定的逻辑 关系，还要按照规定顺序执行。关系，还要按照规定顺序执行。逻辑控制系统：输入输出之间的关系为纯逻辑关逻辑控制系统：输入输出之间的关系为纯逻辑关 系，满足该控制关系即可执行该操系，满足该控制关系即可执行该操 作。（也就是梯形图中作。（也就是梯形图中例题在例题在Word顺序控制系顺序控制系统：统：梯形图程梯形图程序不能调换。序不能调换。逻辑控制逻辑控制系统：系统：梯形图的梯形图的顺序可以顺序可以调换。调换。