第7章PLC应用系统的设计
PLC的控制系统设计
PLC的控制系统设计PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于工业自动化领域的控制设备，广泛应用于机械、自动化设备、流水线等系统。
PLC的控制系统设计是指对PLC进行编程和配置，使其能够按照预定逻辑完成控制任务。
1.系统需求分析和规划：在设计PLC控制系统之前，需要充分了解用户对系统的需求和要求，并进行系统规划。
这包括了解系统的输入输出信号、控制逻辑和设备之间的关系等。
2.硬件选型和布局：选择合适的PLC型号和外围设备，并进行布局。
这包括选择PLC的处理器、输入输出模块、通信模块等，并将它们安装在合适的位置。
3.编程设计：根据系统需求和规划，进行PLC的编程设计。
这需要使用相应的编程软件，按照逻辑设计控制程序。
编程涉及到使用逻辑元件、定时器、计数器等来实现控制逻辑。
4.系统联调和调试：在编程设计完成后，需要进行系统联调和调试。
这包括检查各个设备之间的连接是否正确，确保传感器、执行器等设备与PLC连接正常，并进行逻辑调试和参数调整。
5.系统验证和优化：在控制系统设计完成后，需要进行系统验证和优化。
这包括对系统进行测试，检查系统是否满足预定的需求和要求，并根据实际情况进行优化调整，提高系统的性能和可靠性。
在进行PLC的控制系统设计时，需要注意以下几个方面：1.接口设计：PLC的控制系统需要与其他设备或系统进行通信，因此需要考虑系统的接口设计。
这包括选择合适的通信方式、协议和接口标准，并考虑通信的速度、稳定性和可靠性。
2.安全设计：在PLC的控制系统设计中，安全性是一个重要的考虑因素。
需要考虑采取一些安全措施，例如设置密码访问控制、故障诊断和报警功能等，以确保系统的安全性和可靠性。
3.灵活性设计：在PLC的控制系统设计中，需要考虑系统的灵活性和可扩展性。
这意味着在设计中要考虑到未来可能的需求变化，并留有余地进行系统的扩展和升级。
4.性能优化：在控制系统的设计中，需要考虑系统的性能并进行优化。
这包括减少系统响应时间、提高系统的稳定性和可靠性，以及降低能耗等，以满足用户的需求和要求。
S7-1500PLC应用技术 第7章 S7-1500 PLC系统的通信应用
Date: 2023/6/26
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7.2 S7-1500 PLC的S7通信应用示例
• 任务3：基于PUT/GET指令的程序编写
➢ 通信模块的设置
Date: 2023/6/26
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7.2 S7-1500 PLC的S7通信应用示例
• 任务3：基于PUT/GET指令的程序编写
➢ 通信模块的设置
➢ 数据块的建立-客户端
Date: 2023/6/26
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7.2 S7-1500 PLC的S7通信应用示例
• 任务3：基于PUT/GET指令的程序编写
➢ 数据块的建立-服务器
Date: 2023/6/26
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7.2 S7-1500 PLC的S7通信应用示例
• 任务4：系统通信功能测试
Date: 2023/6/26
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7.2 S7-1500 PLC的S7通信应用示例
• 任务3：基于PUT/GET指令的程序编写
➢ 通信模块的设置
Date: 2023/6/26
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7.2 S7-1500 PLC的S7通信应用示例
• 任务3：基于PUT/GET指令的程序编写
➢ 通信模块的设置
① PLC_1读取PLC_2保持寄存器中2个字的数据。 ② PLC_1向PLC_2保持寄存器中写入2个字的数据。
Date: 2023/6/26
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7.3 S7-1500 PLC以太网通信应用示例
• 任务1： Modbus TCP协议的认识
MODBUS TCP具有以下特点： 1）用户可免费获得协议及样板程序； 2）网络实施价格低廉，可全部使用通用网络部件； 3）易于集成不同的设备，几乎可以找到任何现场总线连接 到Modbus TCP的网关； 4）网络的传输能力强，但实时性较差。
简述plc应用系统设计的基本原则
简述plc应用系统设计的基本原则PLC（可编程逻辑控制器）应用系统设计的基本原则包括以下几点：1. 功能性原则：PLC 应用系统的设计应满足所需的功能要求。
明确系统需要实现的控制任务和逻辑功能，确保设计的系统能够有效地完成预期的工作。
2. 可靠性原则：可靠性是 PLC 应用系统的重要指标。
在设计过程中，应考虑系统的容错能力、冗余设计以及适当的维护措施，以提高系统的可靠性和稳定性。
3. 可扩展性原则：PLC 应用系统应该具有一定的可扩展性，以便在未来需要时能够方便地进行功能扩展和系统升级。
合理规划系统的架构和模块化设计，可以提高系统的可扩展性。
4. 易用性原则：设计的 PLC 应用系统应易于使用和维护。
考虑用户的操作习惯，提供清晰的人机界面和操作指南，方便用户进行系统的监控和操作。
5. 安全性原则：在设计 PLC 应用系统时，应考虑安全性因素，确保系统的运行不会对人员和设备造成危险。
采取适当的安全措施，如密码保护、权限控制等，保护系统免受未经授权的访问和操作。
6. 经济性原则：在满足功能和性能要求的前提下，应尽量降低系统的成本。
合理选择PLC 设备和配件，优化系统的设计和布局，以实现经济高效的应用系统。
7. 标准化原则：遵循相关的工业标准和规范，确保 PLC 应用系统的互操作性和兼容性。
采用标准的通信协议和接口，可以提高系统的开放性和可集成性。
8. 调试和测试原则：在设计过程中，应注重系统的调试和测试。
建立完善的测试计划和测试用例，进行充分的功能测试、性能测试和可靠性测试，确保系统的稳定性和正确性。
综上所述，PLC 应用系统设计的基本原则包括功能性、可靠性、可扩展性、易用性、安全性、经济性、标准化以及调试和测试等方面。
遵循这些原则，可以设计出高质量、高性能的 PLC 应用系统，满足工业控制领域的需求。
plc第七章7.基本指令及应用
逻辑堆栈指令
S7-200可编程序控制器使用一个逻辑堆栈来 分析控制逻辑，用语句表编程时要根据这一堆 栈逻辑进行组织程序，用相关指令来实现堆栈 操作，用梯形图和功能框图时，程序员不必考 虑主机的这一逻辑，这两种编程工具自动地插 入必要的指令来处理各种堆栈逻辑操作。 S7-200可编程序控制器的主机逻辑堆栈结构如 表7-1所示。
基本逻辑指令
基本逻辑指令一般指位逻辑指令、定时器指令 及计数器指令。位逻辑指令又含触点指令、线 圈指令、逻辑堆栈指令、RS触发器指令等。这 些指令处理的对象大多为位逻辑量，主要用于 逻辑控制类程序中。
位逻辑指令
1.标准触点指令 标准触点指令有LD、LDN、A、AN、O、ON、NOT、 =指令（语句表）。这些指令对存储器位在逻辑堆栈 中进行操作。 由于堆栈存储单元数的限制，语句表中A、O、AN、 ON指令最多可以连用有限次。同样，梯形图中，最多 一次串联或并联的触点数也有一定限制，功能框图中 AND和OR指令盒中输入的个数也不能超过这个范围 标准触点指令中如果有操作数，则为BOOL型，操作 数的编址范围可以是：I、Q、M、SM、T、C、S、 VL。
//装入常开触点 //或常开触点 //被串的块开始 //被并路开始 //与常开触点 //栈装载或，并路结束 //栈装载与，串路结束 //输出触点 //装入常开触点 //逻辑推入栈，主控 //与常开触点 //输出触点 //逻辑读栈，新母线 //装入常开触点 //或常开触点 //栈装载与 //输出触点 //逻辑弹出栈，母线复 //装入常开出触点 //或常开触点 //栈装载与 //输出触点
5、LRD（逻辑读栈指令）Logic Read LRD，逻辑读栈指令。把堆栈中第二级的值复 制到栈顶。堆栈没有推入栈或弹出栈操作，但 原栈顶值被新的复制值取代。在梯形图中的分 支结构中，当左侧为主控逻辑块时，开始第二 个和后边更多的从逻辑块。应注意，LPS后第 一个和最后一个从逻辑块不用本指令。
PLC应用技术 第7章 模拟量控制
PLC应用技术（三菱机型）
淄博职业学院 电子电气工程学院
PLC应用技术（三菱机型）
第1章 可编程控制器认知 第2章 FX系统资源 第7章 模拟量控制 第3章 基本指令 第6章 状态法编程
3.模拟量采集（FROM指令）
3.模拟量采集（FROM指令）
由于工业环境干扰，采集到的模拟量如果不很稳定，甚至 明显错误，就需进行滤波。如果设置模块参数进行滤波效 果仍不理想，可考虑进行平均值滤波。 平均值滤波的基本思路是先把采集到的值，存储在某一存 储区域，然后进行排序，去掉不可信的一部分数值，其余 值求和取平均。 由于采集存储，求和取平均已在循环指令中说明，在次只 说明比较法排序，也就是两重循环在PLC中的应用。 如果采集到的模拟量存放在D50-D59中，共10个数据。
第8章 变频器控制 第4章 定时器计数器指令
第9章 工业网络控制 第5章 应用指令 第10章 上位机监控组态
第11章 三菱大中型PLC
第 7章
模拟量控制
3 1 2 3 4
7.1 模拟量采集 7.2 模拟量变换 7.3 模拟量输出 7.4 恒压供水
1.变送器选择
变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的 直流电流或直流电压信号，例如DC0~10V和DC4~20mA。 变送器分为电流输出型和电压输出型。电压输出型变送器具 有恒压源的性质，PLC模拟量输入模块的电压输入端的输入 阻抗很高，例如100K~10MΩ。如果变送器距离PLC较远， 通过线路间的分布电容和分布电感产生的干扰信号电流，在 模块的输入阻抗上将产生较高的干扰电压。例如1μA干扰电 流在10MΩ输入阻抗上将产生10V的干扰电压信号，所以远 程传送模拟量电压信号时抗干扰能力很差。
电气控制与PLC应用技术项目化教程第7章
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
这样就得到了输入和输出之间的逻辑关系式，可以很容 易地得到红、绿灯闪烁的梯形图程序，如图7-2所示，其中 SM
图7-2 灯闪烁梯形图
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
四、拓展知识：PLC控制系统设计的基本步骤 (1) 对控制任务作深入的调查研究。 (2) 确定系统总体设计方案。 (3) 确定系统的硬件构成。 (4) 确定PLC的I/O分配。 (5) 设计应用程序。 (6) 程序调试。 (7) 制作控制柜。 (8) 现场调试。 (9) 编制技术文件。
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
2．喷泉控制系统设计。 控制要求：有10个喷泉头“一”字排开。系统启动后， 喷泉头要求每间隔1 s从左到右依次喷出水来，全部喷出10 s 后停止，然后系统又从左到右依次喷水，如此循环。10个喷 泉头由10个继电器控制，继电器得电，相应的喷泉头喷水。 请给出PLC的I/O分配表，并编写梯形图程序。
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试 由状态表可得F1、F2的逻辑函数：
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试 这样就可以很容易地得到绿灯常亮的梯形图程序，如图
7-1所示。
图7-1 绿灯常亮梯形图
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
由控制要求可知，能引起绿灯闪烁的情况有六种，能引 起红灯闪烁的情况有四种。综合二者，得到状态表，如表72所示。
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
图7-6 PLC-S2挂件端子连接
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
三、任务实施
(一) 所需元件和工具
电气控制与PLC技术及应用
7.1.2 可编程控制器系统设计步骤
• 1. 熟悉被控对象，制定控制方案 • 在分析被控对象的基础上，根据PLC的技
术特点，与继电接触器控制系统、DCS系统、 微机控制系统进行比较，优选控制方案。
• 2. 确定I／O点数及类型 • 根据被控对象，确定用户所需的输入、输
KM
I0.5
1M
+24V
1L
GND L1 N
+24V 220VAC
3. 程序设计
• 依照流程图的设计思想，用传统的顺序控制的程序结构，画出
满足控制要求的梯形图 。
原位
SB 2=1
Y V 1-1= 1 Y V 2= 1
快进
SQ 2=1
Y V 1-1= 1 Y V 2= 0
工进
SQ 3=1
延 时 2秒
• 7.2.2 参数表的定义及地址分配
X i-1
第 i-1步 执 行 的 动 作
• 7.2.3 梯形图的功能流程图设计
a
• 1. 功能流程图的组成
Xi
功能（状态）流程图由状态、
b
转换、转换条件和动作说明四部分 X i+1 组成。
第 i步 执 行 的 动 作 第 i+1步 执 行 的 动 作
7.3 PLC应用举例
停留
K T=1
Y V 1-1= 0 Y V 2= 0
快退
Y V 1-2= 1
SQ 1=1
周期结束
4、电气设计
• 要求掌握：
电路化简、改错、经验法简单设计， 并会根据电路图写出逻辑表达式。
• 了解：
电气接线图和互连图的设计、绘制 规律。
PLC应用系统设计及实例- 自动化学院
第7章 PLC应用系统设计及实例本章要点● PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法●应用举例● PLC的装配、检测和维护7.1 应用系统设计概述在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是：1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。
2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。
3. 保证控制系统安全可靠。
4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。
5. 软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。
7.2 PLC应用系统的设计7.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤1. PLC控制系统的设计内容（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。
（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。
（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。
（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。
（5）编写程序并调试。
（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。
（7）编写设计说明书和使用说明书。
2. 设计步骤（1）工艺分析深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。
（2）选择合适的PLC类型在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：1功能的选择。
对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。
2I/O点数的确定。
统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。
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储容量 = 开关量I/O点总数 × 10 + 模拟量通道数 × 100
7.2.3 I/O模块的选择
1．开关量输入模块的选择
（1）输入信号的类型及电压等级的选择 直流输入、交流输入和交流/直流输入。 交流输入模块接触可靠，适合于有油雾、粉尘 的恶劣环境下使用； 直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与 接近开关、光电开关等电子输入设备连接。
第 7章 PLC应用系统的设计
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7.1
PLC应用系统设计的内容和步骤
7.2
PLC的选择
节省PLC输入/输出点数的方法
7.3
7.4
PLC应用中的若干问题
7.1 PLC应用系统设计 的内容和步骤
7.1.1 PLC应用系统设计的基本原则
① 充分发挥PLC功能，最大限度地满足被 控对象的控制要求。 ② 在满足控制要求的前提下，力求使控制 系统简单、经济、使用及维修方便。 ③ 保证控制系统安全可靠。 ④ 应考虑生产的发展和工艺的改进，在选 择PLC的型号、I/O点数和存储器容量等内容时， 应留有适当的余量。
7.2.2 PLC的容量选择
1．I/O点数
满足控制要求的前提下力争使I/O点最少，但必
须留有一定的备用量。 通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号 的实际需要，再加上10%～15%的备用量来确定。
2．用户存储容量
PLC用于存储用户程序的存储器容量。
需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短决定。
（1）电源模块的选择 （2）编程器的选择
7.3 节省PLC输入/输出点数的方法
7.3.1 减少输入点数的方法
1．分时分组输入
2．输入触点的合并
将某些功能相同的开关量输入设备合并输入。 如果是常闭触点则串联输入，如果是常开触点则 并联输入。 一些保护电路和报警电路就常常采用这种输入方法。
3．将信号设置在PLC之外
3．并联输出
当两个通断状态完全相同的负载，可并联后共用 PLC的一个输出点，但要注意当PLC输出点同时驱动 多个负载时，应考虑PLC输出点驱动能力是否足够。
4．负载多功能化
一个负载实现多种用途。
5．某些输出设备可不进PLC
系统中某些相对独立、比较简单的部分可 考虑直接用继电器电路控制。
7.4 PLC应用中的若干问题
直流5
V、24 V、48 V、60 V等； 交流110 V、220 V等。
（2）输入接线方式选择
对于选用高密度的输入模块（如32点、48点等），应考 虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的 60%。
2．开关量输出模块的选择
（1）输出方式的选择
开关量输出模块有3种输出方式：继电器输 出、晶闸管输出和晶体管输出。
系统中的某些输入信号功能简单、涉及面 很窄，如手动操作按钮、电动机过载保护的热继 电器触点等，有时就没有必要作为PLC输入，将 它们放在外部电路中同样可以满足要求。
7.3.2 减少输出点数的方法 1．分组输出
当两组负载不会同时工作时，可通过外部 转换开关或通过受PLC控制的电器触点进行切换。
2．矩阵输出
7.1.2 PLC应用系统设计的一般步骤
1．熟悉被控对象，制定控制方案 2．确定I/O设备 3．选择PLC 4．分配PLC的I/O地址 5．设计软件及硬件 6．连机调试 7．整理技术文件
7.2 PLC的选择
7.2.1 PLC的机型选择 1．结构合理 2．安装方式 3．功能合理 4．系统可靠性的要求 5．机型统一
1．短路保护
当PLC输出控制的负载短路时，为了避免 PLC内部的输出元件损坏，应该在PLC输出的负 载回路中加装熔断器，进行短路保护。
2．感性输入/输出的处理
3．PLC系统的接地要求
PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC， 同时，接地线的截面应大于2 mm2。
7.4.1 对PLC的某些输入信号的处理
① 若PLC输入设备采用两线式传感器（如接近开 关等）时，其漏电流较大，可能会出现错误的输 入信号。为了避免这种现象，可在输入端并联旁 路电阻R。
② 若PLC输入信号由晶体管提供，则要求晶体管的 截止电阻应大于10 k，导通电阻应小于800 。
7.4.2 PLC的安全保护
（2）输出接线方式的选择
（3）输出电流的选择
输出模块的输出电流（驱动能力）必须大 于负载的额定电流。 选择输出模块时，还应考虑能同时接通的 输出点数量。同时接通输出的累计电流值必须小 于公共端所允许通过的电流值。一般来说，同时 接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60%。
3．电源模块及编程器的选择