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1、第第 7 部分部分 第五节第五节 PLC控制系统设计的基本原则与内控制系统设计的基本原则与内容容 授课教师：陈晓梅授课教师：陈晓梅 （华北电力大学电气与电子工（华北电力大学电气与电子工程学院）程学院）在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：最大限度地满足控制要求 充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计中最重要的一条原则。设计人员要深入现场进行调查研究，收集资料。同时要注意和现场工程管理和技术人员及操作人员紧密配合，共同解决重点问题和疑难问题。保证系统的安全可靠 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。力求简单、经济、使用与维修方便 在
2、满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。不宜盲目追求自动化和高指标。适应发展的需要 适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。n 随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因而，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。n PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性
3、能价格比。选择时主要考虑以下几点：合理的结构型式 PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。安装方式的选择 安装方式有集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。相应的功能要求响应速度要求系统可靠性的要求 对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统机型尽量统一 便于备品备件的采购和管理；有利于技术力量的培训和技术水平的提高，外部设备通用，资源可共享，易于联网通信。n 存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。电压等级较高的。电压等级较高的。I-传感器的漏电流mA）UOFF-PLC输入电压低电平的上限值V）RC-PLC的输入阻抗K
4、）续流二极管的额定电流为1A、额定电压大于电源电压的3倍；电阻值可取50120电容值可取0.10.47F，电容的额定电压应大于电源的峰值电压。接线时要注意续流二极管的极性 PLC在实际应用中常碰到这样两个问题：1PLC的I/O点数不够，需要扩展，然而增加I/O点数将提高成本；2是已选定的PLC可扩展的I/O点数有限，无法再增加。在满足系统控制要求的前提下，合理使用I/O点数，尽量减少所需的I/O点数是很有意义的。本节将介绍几种实用的减少I/O点数的措施。1矩阵输入方法需要硬件与软件相配合来完成2由于矩阵输入的输入信号为一系列断续的脉冲信号。3应保证输入信号的宽度要大于Y0、Y1、Y2轮流导通一
5、遍的时间n 以上一些常用的减少I/0点数的措施，仅供参考，实际应用中应该根据具体情况，灵活使用。n 同时应该注意不要过份去减少PLC的I/0点数，而使外部附加电路变得复杂，从而影响系统的可靠性。PLC具有很高的可靠性，并且有很强的抗干扰能力，但在过于恶劣的环境或安装使用不当等情况下，都有可能引起PLC内部信息的破坏而导致控制混乱，甚至造成内部元件损坏。为了提高PLC系统运行的可靠性，应注意以下问题：适合的工作环境 合理的安装与布线 正确的接地 必须的安全保护环节 必要的软件措施 采用冗余系统或热备用系统 压电源，以保证正确的输入信号。否则可能使压电源，以保证正确的输入信号。否则可能使PLC接收
6、到接收到错误的信号。错误的信号。n 5PLC的的I/O回路配线，必须使用压接端子或单股线。回路配线，必须使用压接端子或单股线。n 6)与与PLC安装在同一控制柜内的感性元件，最好有消弧安装在同一控制柜内的感性元件，最好有消弧电路。电路。n PLC一般最好单独接地，也可以采用公共接地，但禁止使用串联接地方式 n PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC。同时，接地电阻要小于100，接地线的截面应大于mm2。CPU模块进行通信来完成模块进行通信来完成的。的。机械手的原位：在最上面、最左边且除松开的电磁线圈(YV5)通电外其它线圈全部断电的状态n 机械手具有手动、单步、单周期、连续和回原位五种
7、工作方式，用开关SA进行选择。n 为了保证在紧急情况下包括PLC发生故障时），能可靠地切断PLC的负载电源，设置了交流接触器KM。在PLC开始运行时按下“电源按钮SB1，使KM线圈得电并自锁，KM的主触点接通，给输出设备提供电源；出现紧急情况时，按下“急停按钮SB2，KM触点断开电源。n 虚线部分由PLC的基本单元加上模拟量输入/输出扩展单元来承担。即由PLC自动采样来自检测元件或变送器的模拟输入信号，同时将采样的信号转换为数字量，存在指定的数据寄存器中，经过PLC运算处理后输出给执行机构。传统的模拟量控制系统主要采用电动组合仪表，常用的有DDZ-型和DDZ-型仪表。其特点是结构简单、价格便宜
8、，但体积大、功耗大、安装复杂、通用性和灵活性较差、控制精度和稳定性较差。另外，其控制运算功能简单，不能实现复杂的过程控制。随着电子技术的发展，新型的过程控制计算机不断涌现，较为流行的有工业控制计算机IPC）、可编程调节器PSC）、集散控制系统DCS）。n FX2N系列中有关模拟量的特殊功能模块有：n FX2N-2AD2路模拟量输入）n FX2N-4AD4路模拟量输入）n FX2N-8AD8路模拟量输入）n FX2N-4AD-PT4路热电阻直接输入）n FX2N-4AD-TC4路热电偶直接输入）n FX2N-2DA2路模拟量输出）n FX2N-4DA4路模拟量输出）n FX2N-2LC2路温度P
9、ID控制模块等。ml为特殊功能模块的编号，ml=07；m2为该特殊功能模块中缓冲寄存器(BFM)的编号，m2=032767；n是待传送数据的字数，n=l3216位操作或l1632位操作）。需要由用户自己编制需要由用户自己编制PID控制程序控制程序PID指令是用来调用PID运算程序，在PID运算开始之前，应使用MOV指令将参数见表6-3设定值预先写入对应的数据寄存器中。如果使用有断电保持功能的数据寄存器，不需要重复写入。如果目标操作数D有断电保持功能，应使用初始化脉冲M8002的常开触点将其复位。滞后时间或上升时间。为使采样值能及时反映模拟量的变滞后时间或上升时间。为使采样值能及时反映模拟量的变
10、化，化，T S越小越好。但是越小越好。但是T S太小会增加太小会增加CPU的运算工作量的运算工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，所以也不宜将，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，所以也不宜将T S取得过小。取得过小。n 一般情况下检修时间以每6个月至一年1次为宜，当外部环境条件较差时，可根据具体情况缩短检修间隔时间。n PLC日常维护检修的一般内容 n 任何PLC都具有自诊断功能，当PLC异常时应该充分利用其自诊断功能以分析故障原因。一般当PLC发生异常时，首先请检查电源电压、PLC及I/O端子的螺丝和接插件是否松动，以及有无其他异常。然后再根据PLC基本单元上设置的各种LED的指示灯状况，以检查PLC自身和外部有无异常。n 下面以FX系列PLC为例，来说明根据LED指示灯状况以诊断PLC故障原因的方法。n 系统设有手动、单周期、单步、连续和回原点5种工作方式，机械手在最上面、最左边且电磁吸盘断电时，称为系统处于原点状态或称初始状态）。手动时应设有左行、右行、上升、下降、吸合、释放六个操作按钮；回原点工作方式时应设有回原点起动按钮；单周期、单步、连续工作方式时应设有起动和停止按钮。系统还应该设有起动和急停按钮。图中SQ为用来检测大小球的光电开关，SQ为ON时为小球，SQ为OFF时为大球。n 根据以上要要求，试为该大、小球分选系统设计一套PLC控制系统。
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