PLC设计内容及步骤

P L C设计内容及步骤 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
PLC设计内容及步骤
第一阶段：
1.总体方案的确定：熟悉控制对象和控制要求，分析控制过程，确定总体方案。

2.正确选用电气控制元件和PLC：PLC控制系统是由PLC、用户输入及输出设备、控制对象等连接而成的。

应认真选择用户输入设备（按钮、开关、限位开关和传感器等）和输出设备（继电器、接触器、信号灯、电磁阀等执行元件）。

要求进行电气元件的选用说明。

必要时应设计完成系统主电路图。

根据选用的输入输出设备的数目和电气特性，选择合适的PLC。

PLC是控制系统的核心部件，对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要作用。

选择PLC应包括机型、容量、I/O点数、输入输出模块(类型)、电源模块以及特殊功能模块的选择等。

3.分配I/O点：根据选用的输入输出设备、控制要求，确定PLC外部I/O端口分配。

a.作I/O分配表，对各I/O点功能作出说明。

b.画出PLC外部I/O接线图，依据输入输出设备和I/O口分配关系，画出I/O接线图。

接线图中各元件应有代号、编号等。

并在电器元件明细表中注明规格数量等。

控制流程图及说明：绘制PLC控制系统程序流程图，完成程序设计过程的分析说明。

第二阶段：
5.程序设计：利用CX-Programmer编程软件编写控制系统的梯形图程序。

在满足系统技术要求和工作情况的前提下，应尽量简化程序，尽量减少PLC的输入输出点，设计简单、可靠的控制程序。

注意安全保护(检查联锁要求、防误操作功能等能否实现。

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6.调试、完善控制程序：a.利用CX-Programmer在计算机上仿真运行调试PLC控制程序。

b.与PLC仅输入及输出设备联机进行程序调试。

调试中对设计的系统工作原理进行分析，审查控制实现的可靠性，检查系统功能，完善控制程序。

控制程序必须经过反复调试、修改，直到满意为止。

7.撰写设计报告：设计报告内容中应有控制要求、系统分析、主电路、控制流程图、I/O分配表、I/O接线图、内部元件分配表、系统电气原理图、用CX-P打印的PLC 程序、程序说明、操作说明、结论、参考文献等。

要重点突出，图文并茂，文字通畅。

并应着重阐述本人工作内容和心得体会。

PLC控制系统设计概要
(一)、PLC控制系统设计的基本原则
在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本要求：
1.最大限度地满足被控对象的控制要求。

设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。

2.在满足控制要求的的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维修方便。

3.保证控制系统的安全、可靠。

4.考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余地。

(二)、PLC控制系统设计的一般步骤
PLC控制系统设计的一般步骤见以下流程图：
1.流程图功能说明
(1).根据生产的工艺过程分析控制要求：需要完成的动作（动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、周期、单步等）。

(2).根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。

(3).选择PLC，分配PLC的I/O点，设计I/O电气连接图（也可结合第2步进行）。

(4).进行PLC的程序设计。

对于实际控制系统同时可进行控制台（柜）的设计和施工。

2. PLC程序设计步骤
(1).对于较复杂的控制系统，需绘制系统流程图，明确给出动作的顺序和条件
(2).设计梯形图（并程序清单）。

这是比较困难的但也是关键的一步。

要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的基础及实践经验。

(3).程序输入PLC并检查输入是否正确。

(4).程序查错(逻辑及语法检查），运行调试和修改，进行联机调试，直至满足生产要求。

(5).编制技术文件(程序说明、操作说明等)。

(三)、PLC机型的选择
选型的基本原则
一般从系统控制功能、指令和编程方式、PLC存储量和响应时间、通信联网功能等几个方面综合考虑。

所选PLC应能够满足控制系统的功能需要。

从应用角度来看，PLC可按控制功能或I/O点数分类。

从PLC的物理结构来看，PLC分为模块式和整体式。

PLC的指令系统一般包括逻辑指令、运算指令、控制指令、数据处理和其他特殊指令，这些指令能完成诸如开平方、对数运算、网络通信(PLC联网已成为一种发展趋势)等功能。

用户可从便于控制系统编程的角度来加以选择，只要能满足实际需要就可以了。

PLC的编程有两种方式：在线和离线编程。

采用离线编程可降低成本，对大多数应用系统来说都可以满足生产需要，因而较多的中小型PLC都使用这种方法。

2.输入/输出模块的选择
输入模块将现场设备(如按钮开关)的信号进行检测并转换成PLC机内部的电平信号，它按电压分为交流式和直流式，按电路形式分为汇点输入式和分隔输入式。

选择输
入模块时应考虑：输入信号电压的大小，信号传输的距离长短，是否需要隔离及采用何种方式隔离，内部供电还是外部供电等问题。

输出模块把PC内部信号转换为外部过程的控制信号，以驱动外部负载。

输入/输出模块是可编程序控制器与被控对象之间的接口，按照输入/输出信号的性质一般可分为开关量(或数字量)和模拟量模块。

开关量模块包括输入模块和输出模块，有交流、直流和交直流三种类型。

开关量输入模块按输入点数分为4、8、16、32、64等，按电压等级分为直流24 V、48 V、60 V 和交流110 V、230 V等。

模块密度要根据实际需要来选择，一般以每块16～32点为好。

如果是长距离传输通信，开关量输入模块的门坎电平也是不容忽视的一个因素。

直流开关量输入模块的延迟时间较短，可直接与接近开关、光电开关等电子装置相连。

开关量输出模块按输出点数分有16、32、64点，按输出方式分有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。

选择的输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。

对于频繁通断、低功率因数的感性负载，应采用无触点开关器件，即选用晶闸管输出(交流输出)或晶体管输出(直流输出)，这样做的缺点是价格较高。

继电器输出属于有触点器件，其优点是适应电压的范围宽，价格便宜，但存在寿命短、响应速度较慢的缺点。

模拟量模块也包括输入模块和输出模块。

模拟量输入模块把来自于传感器或变送器的电压、压力、流量、位移等电量或非电量转变为一定范围内的电压或电流信号，所以它分为电压型和电流型。

电流型又分为0～20 mA、4～20 mA两种，电压型分为1～5 V、-10V～+10、0～5 V等多种型号。

通道有2、4、8、16个。

在选用时应注意外部物理量的输入范围，模拟通道循环扫描的时间和信号的连接方式。

一般来说，电流型的抗干扰能力优于电压型。

模拟量输出模块能输出被控设备所需的电压或电流，它的电压型和电流型的型号与模拟量输入模块的大体相似，选用输出模块驱动执行机构时，中间有可能要增加必要的转换装置，同时还要注意信号的统一性和阻抗的匹配性。

3.对程序存储器容量的估算
PLC的程序存储器容量通常以字或步为单位。

用户程序所需存储器容量可以预先估算。

一般情况下用户程序所需存储的字数可按照如下经验公式来计算：
①开关量输入输出系统：
输入：用户程序所需存储的字数=输入点总数×10。

输出：用户程序所需存储的字数=输出点总数×8。

②模拟量输入输出系统：每一路模拟量信号大约需要120字的存储容量，当模拟输入和输出同时存在时，应有所需内存字数=模拟量路数×250。

③定时器和记数器系统：
所需内存字数=定时器/记数器数量×2。

④含有通信接口的系统(多指PC网络系统)：
所需存储字数=通信接口个数×300。

另外，根据系统控制要求的难易程度也可采用另一种方法进行估算：程序容量＝K×总输入/输出点数。

对于简单控制系统来说，K=6；若为普通系统，则K=8；若为较复杂系统，则K=10；若为复杂系统，则K=12。