PLC的控制系统设计
PLC控制系统设计的基本内容
PLC控制系统设计的基本内容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PLCPLC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，必要时应设计好系统主电路图。
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）、电源模块及特殊功能模块等的选择。
3．分配I/O端口根据选用的输入/输出设备、控制要求，确定PLC外部I/O端口分配。
（1）作I/O分配表，对各I/O点功能作出说明。
（2）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，并在电气元件明细表中注明规格数量等。
4．PLC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。
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）。
6．调试、完善控制程序（1）利用CX-Programmer在计算机上仿真运行，调试PLC控制程序。
（2）让PLC与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，直到符合要求为止。
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-Programmer打印的PLC程序、程序说明、操作说明、结论、参考文献等。
plc控制系统设计
B地启动
1
小车前进
B点行程开关闭合
2
启动2S定时
2S定时到
3
小车后退
A点行程开关闭合
4
启动5S定时
5S定时到
4 、SFC转换为梯形图
1)初始（第0）工作步的梯形图
该步的启动条件之一是其它工作步均未 工作。
第1步
第2步
第n步
第0步
当初始步的建立需要一定的条件时, 还
应将各条件的逻辑组合作为启动条件。
2.集中控制系统
上位机
PC
受控对象A 受控对象B 受控对象C
该形式系统构成简单, 相对成本低。一般用于各 受控对象位置比较集中且相互之间有一定联系的
场合。
3.分散控制系统
上位机A
上位机B
PC — A
PC—B
PC—C
受控对象A 受控对象B 受控对象C
该形式系统安全性较高, 便于维护。多用于 大型生产装置或多条流水线的控制。
V1、V2.V3均关闭，搅拌器
液体A
V1
不工作。 控制要求：按启动按钮后，
液体B
V2
V1打开，充液体A；充至I
位 H后，V1关闭，V2打开
，充液 I体B；充至H位后
，V2关闭，
L
搅拌器启动，搅拌6秒；搅 拌停止后，开V3阀排放，排 放至L位2秒后，关闭V3，
V3 M
按开停始止下按循钮环后。, 系统不立即停止工作, 须待一个循环
其它设备电源
采用UPS备用电源:
220VAC
总 电 源
UPS 控制器电源 I/O电源
其它设备电源 隔离变压器
双路供电:
双
A路 AA
路 切
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。
PLC控制项目系统设计方案分析
PLC控制项目系统设计方案分析嘿，大家好，今天咱们来聊聊PLC控制项目系统设计方案。
这可是个技术活儿，不过跟着我，保证让你轻松上手，成为项目里的技术大拿！一、项目背景这个项目是关于PLC控制系统的，简单来说，就是用PLC（可编程逻辑控制器）来实现对设备的自动控制。
这玩意儿广泛应用于各种自动化生产线、设备控制等领域，好处就是稳定、可靠，还能降低人工成本。
二、系统设计目标1.实现设备的自动化控制，提高生产效率。
2.确保系统稳定、可靠，降低故障率。
3.提高系统的可扩展性，便于后期升级和维护。
4.降低人工成本，提高经济效益。
三、系统设计方案1.PLC选型根据项目需求，我们选择一款性能稳定、功能强大的PLC，如西门子的S7-1200系列。
这款PLC具有丰富的通讯接口和编程功能，能满足我们的需求。
2.输入输出模块输入模块主要负责采集现场设备的信号，输出模块则负责控制现场设备。
根据项目需求，我们选择合适的输入输出模块，如模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块等。
3.通讯网络设计为了实现设备之间的信息交互，我们需要搭建一个通讯网络。
这里我们选择工业以太网，它具有传输速率快、稳定性高等特点。
4.控制程序设计控制程序是整个系统的核心，负责实现设备的自动控制。
我们需要根据设备的工作原理和工艺要求，编写相应的控制程序。
这里我给大家分享一个小技巧：先将整个系统分解为若干个子系统，再分别编写控制程序，将它们整合在一起。
5.电气设计电气设计是确保系统正常运行的关键。
我们需要根据设备的工作电压、电流等参数，设计合适的电气线路。
同时，还要考虑电气安全，确保系统在恶劣环境下也能稳定运行。
6.人机界面设计人机界面是操作人员与系统交互的平台。
为了提高操作便利性和可视化程度，我们选择触摸屏作为人机界面。
通过触摸屏，操作人员可以实时监控设备运行状态，调整参数，查看故障信息等。
四、系统调试与验收1.系统调试系统调试是确保系统正常运行的重要环节。
PLC控制系统硬件设计
5.1 控制系统的设计步骤和PLC选型
一、控制系统的设计步骤 7）联机调试
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机 调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备 、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和 程序作调整。通常只需修改部份程序即可。
全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作 正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序 丢失。 8）整理和编写技术文件
减少输入点数方法
合并输入
将某些功能相同的开关量输入设备合并输入。如果是几个常闭触点，则 串联输入；如果是几个常开触点，则并联输入。
某些输入设备可不进PLC
有些输入信号功能简单、 涉及面很窄，有时就没有必要 作为PLC的输入，将它们放在 外部电路中同样可以满足要求。
29
5.3 PLC输入/输出电路设计
2
5.1 控制系统的设计步骤和PLC选型
一、控制系统的设计步骤
1）分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控
对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系 统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。 2）确定输入／输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备 （如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和 输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执 行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确 定PLC的I/O点数。
小范围较宽、导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但 动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不超过1HZ）、寿命 较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。
对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们 属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只 能用于直流负载。
设计一个PLC控制系统以下七个步骤
设计一个PLC控制系统以下七个步骤第一步：需求分析需求分析是PLC控制系统设计的第一步。
在这一步中，需求分析师与客户一起讨论并确定要控制的设备的功能要求、性能要求和安全要求等。
通过与客户的沟通，需求分析师能够充分了解客户的需求和期望，为后续的设计和实施提供指导。
第二步：系统设计系统设计是PLC控制系统设计的核心环节。
在这一步中，设计师将根据需求分析的结果确定PLC的类型、输入输出模块的数量和类型，以及其他必要的硬件设备和软件组件。
同时，设计师还需要设计PLC的控制逻辑、控制算法和界面设计等。
设计师需要综合考虑系统的性能、可靠性、灵活性和可维护性等因素，以确保设计的PLC控制系统能够满足客户的需求。
第三步：硬件选型和采购在系统设计完成后，需要进行硬件选型和采购。
根据系统设计的要求，设计师需要选择和采购适合的PLC型号、输入输出模块、传感器、执行器等硬件设备。
在选型和采购的过程中，设计师需要综合考虑硬件设备的性能、价格和可靠性等因素，并确保所选设备与系统设计的要求相匹配。
第四步：编程和调试编程和调试是PLC控制系统设计的关键步骤。
在这一步中，设计师需要编写PLC的控制程序，并进行系统的调试和测试。
在编程的过程中，设计师需要根据系统需求和设计的逻辑进行程序的开发和调试。
通过现场调试和测试，设计师能够确保PLC控制系统的正常运行和稳定性。
第五步：系统集成和安装系统集成和安装是PLC控制系统设计的重要环节。
在这一步中，设计师需要将硬件设备和软件程序进行整合，并进行系统的集成和安装。
在安装过程中，设计师需要按照设计的要求进行正确的接线和布线等工作。
通过系统的集成和安装，设计师能够完成PLC控制系统的组装和调试工作。
第六步：运行和维护运行和维护是PLC控制系统的重要阶段。
在这一步中，设计师需要进行系统的运行和维护。
在运行过程中，设计师需要监控系统的运行状态，并进行故障诊断和维修等工作。
通过系统的运行和维护，设计师能够确保PLC控制系统的正常运行和稳定性。
PLC控制系统的设计（经典）
PLC控制系统的设计一、PLC控制系统设计原则与步骤1.PLC控制系统设计的基本原则PLC控制系统主要是实现被控对象的要求提高生产效率和产品质量其设计应遵循以下原则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拟定电气控制方案。
2 在满足控制要求的前提下力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便。
3 保证控制系统安全、可靠。
4 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC的容量时应适当留有欲量。
N 满足要求Y N 满足要求2 .PLC控制系统设计的步骤PLC控制系统的设计过程如图所示1. 根据生产工艺过程分析控制要求分析控制要求确定人机接口设备PLC硬件系统设置分配I/O点设计梯形图程序写入、检查程序模拟调试设计制作控制柜现场安装接线分析控制要求现场总调试交付使用这一步是系统设计的基础设计前应熟悉图样资料深入调查研究与工艺、机械方面的技术人员和现场操作人员密切配合共同讨论以解决设计中出现的问题。
应详细了解被控对象的全部功能例如机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护与联锁系统要求哪些工作方式例如手动、自动、半自动等设备内部机械、液压、气动、仪表、电气五大系统之间的关系PLC与其他智能设备例如别的PLC、计算机、变频器、工业电视、机器人之间的关系PLC是否需要通信联网需要显示哪些数据及显示的方式等等。
还应了解电源突然停电及紧急情况的处理以及安全电路的设计。
有时需要设置PLC之外的手动的或机电的联锁装置来防止危险的操作。
对于大型的复杂控制系统需要考虑将系统分解为几个独立的部分各部分分别单独的PLC或其他控制装置来控制并考虑它们之间的通信方式。
1. 选择和确定人机接口设备I/O设备用于操作人员与PLC之间的信息交换使用单台PLC的小型开关量控制系统一般用指示灯、报警器、按钮和操作开关来作人机接口。
PLC本身的数字输入和数字显示功能较差可以用PLC的开关量I/O点来实现数字的输入和显示但是占用的I/O点多甚至还需要用户自制硬件。
PLC的控制系统设计
PLC的控制系统设计PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业控制的计算机硬件设备，它可以通过编程来自动控制机械设备或生产过程，广泛应用于制造业、自动化工程和建筑领域等。
1.确定系统需求：首先需要明确所需的控制功能和性能指标。
这包括控制的精度要求、输出信号类型和数量、输入信号类型和数量、通信接口要求、安全要求等。
只有明确了需求，才能更好地进行系统设计。
2.确定逻辑结构：PLC的控制系统需要根据具体的工业过程或设备的逻辑关系来设计合适的控制逻辑结构。
通过分析输入信号和输出信号之间的逻辑关系，确定适当的控制算法和指令。
3.编写程序：根据确定的逻辑结构，编写PLC的程序。
PLC控制程序主要包括输入信号采集、信号处理、控制算法、输出信号控制等。
4.选择合适的输入输出设备：根据系统需求和控制逻辑的要求，选择合适的输入输出设备。
输入设备可以包括传感器、开关、按钮等，输出设备可以包括电磁阀、电机、显示屏等。
根据不同的应用需求，选择适当的设备类型和规格。
5.进行系统集成：将PLC系统与其他设备进行连接和集成。
通过合适的通信接口和协议，实现与其他设备的数据交换和控制。
6.调试和优化：在完成系统集成后，进行系统的调试和优化。
通过模拟各种操作和异常情况，检查系统的性能和稳定性。
根据实际应用情况，对系统进行调整和优化，以达到最佳的控制效果。
在PLC控制系统设计过程中，需要充分考虑安全性、稳定性、可靠性和可扩展性等因素。
合理的设计可以提高系统的运行效率和生产效益，降低故障率和维护成本。
总结起来，PLC的控制系统设计是一个综合性的工程项目，需要从需求确定、逻辑结构设计、程序编写、设备选择、系统集成、调试优化等多个方面进行考虑和实施。
不同的应用场景和需求需要采用不同的设计方法和技术手段，以达到满足实际应用需求的控制效果和性能要求。
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SB1
SB2
SQ1
SQ2
图7-8 I/O接线图
卸料10s
小车左行
停车后返回初始状态
（2）置位、复位（S、R） 指令编程
0 SB2 1 2 3 4 SQ1 SQ2 SQ3 SB1
初始状态 YV1动作 YV2动作 YV3动作
KA4吸合、工作结束
图7-10 步进控制程序功能图
（3）移位寄存器（SHRB）指令编程
1）置位和复位指令；
2）在用顺序功能图法设计的控制程序中。
（3）几个串联支路相并联，应将触点多的支路安排在上面； 几个并联回路的串联，应将并联支路数多的安排在左面。按此 规则编制的梯形图可减少用户程序步数、缩短程序扫描时间， I0.0 Q0.3 I0.1 I0.2 I0.2 Q0.3 I0.0 Q0.3 I0.1 Q0.3 如下图所示。
PLC控制系统设计的内容和步骤
一、PLC控制系统设计的内容 （1）分析被控对象，明确设计任务和要求 （2）选择PLC的型号及所需的输入/输出模 块，配置系统硬件 （3）编制PLC输入/输出分配表和绘制输入 /输出端子接线图 （4）根据系统对控制的要求设计用户程序 （5）设计操作台、电气柜，选择所需的电 器元件 （6）编写设计说明书和操作使用说明书
3、计数器串联扩展计数范围 若输入信号I0.3是一个光电 脉冲，从第一个工件产生的光电 脉冲，到输出线圈Q3.0有输出， 共计数N＝30000×30000＝ 9×108个工件。
图7-33 数器串联使用
设计一个计数范围为50000的计数器。
用自复位定时器设计一个周期为5s，脉宽为一个扫描周 期的脉冲串信号。
图7-19 PLC的重大安全部 分 作硬件处理
第四节
PLC应用程序基本环节及设计技巧
一、PLC应用程序基本环节
（一）电机的启动与停止控制程序
表7-4
图7-21 停止优先梯形图
图7-22 起动优先梯形图
同时按下起动和停止按钮，停止优 先
（五）通电禁止输出程序
在复电时，有些设备是不 允许立即恢复工作的，不然会 发生严重事故。 SM0.3接通一个扫描周期。
I0.4 I0.4 I0.5 I0.4 I0.4 I0.5
I0.3 I0.3
Q0.5 Q0.5
I0.3 I0.3
Q0.5 Q0.5
I0.3 I0.3
Q0.5 Q0.5Biblioteka I0.5 I0.5 （不合理）
（合理） I0.5 I0.5
（不合理） （合理） 图7-16 梯形图的合理画法 （不合理） （合理）
四、程序设计过程中应注意的几个问题
I0.1 I0.0 I0.0 I0.1 I0.2 I0.2
Q0.3 Q0.3
I0.0 I0.1 I0.1 I0.2 I0.2 I0.0
Q0.3 Q0.3
I0.1 I0.1 I0.2 I0.2
I0.0 I0.0
I0.3 I0.3
I0.4 I0.4 I0.5 I0.4 I0.4 I0.5
Q0.5 Q0.5
图7-6 运料小车运行示意图
系统的工作过程分解为： ◆ 第一步装料 ◆ 第二步右行 ◆ 第三步卸料 ◆ 第四步左行
图7－7 运料小车顺序功能图
表 7－ 1
小车在原位 装料15s
YV1 FR1
YV2
KM1 KM2
1L 1L 1M
Q0.0 I0.0
Q0.1 Q0.2 Q0.3
小车右行
I0.1 I0.2 I0.3
（六）闪烁控制程序
（七）定时器、计数器的扩展 1、定时器串联扩展计时范围 从I2.0接通后到Q2.0有输出，共延时 T＝(30000＋30000)×0.1s＝6000s
图7-31 定时器串联使用
2、定时器、计数器串联扩展计时范围
T＝3000.0×30000s＝9×107s
图7-32 定时器计数器串联使用
第七章 PLC的控制系统设计
学习目的：学习PLC控制系统的设计方法，提高实际 应用的能力。 学习内容：综合PLC硬件及软件知识，联系工业控制 的实际，介绍小型PLC控制系统设计方法。 学习要求： （1）了解 PLC控制系统设计的内容和步骤。 （2）掌握PLC控制系统硬件配置的方法。 （3）掌握PLC应用程序设计方法及其设计技巧。 （4）结合工业控制中的应用实例的设计， 提高实际应用能力。
二、PLC控制系统设计的步骤
分析控制对象 PLC控制系统的硬件配置 分配I/O编号 编制程序 室内调试 现场调试 固化程序
图7-1 PLC控制 系统设计步骤
工作过程：系统启动后在原位进 行装料，15s后停止装料，小车右 行。右行至SQ2处停止，进行卸 料。10s后卸料停止，小车左行。
压SQ1 0 启动 1 装料 15s 2 SQ2 3 10s 4 SQ1 左行 卸料 右行 起始状态
第五节 PLC在工业控制中的应用
一、深孔钻组合机床的PLC控制
O 1、机型选择 A （1） I/O点数统计：输入8点 SQ4 （SB1、SB2、SB3、SB4、 B SQ1、SQ3、SQ4、SQ5）； SQ5 输出2点（KM1、KM2）， C 控制电动机的正反转。 SB3为正向调整点动按钮，SB4为反向调整点动按钮。 （2）估算PLC用户程序长度：为I/O总点数的（10~20）倍，大 约135字节，选用S7-200CPU222 AC/DC/DC继电器输出的PLC 即能满足要求。 SQ3
Q0.3 I0.3
+ SB1 SB2
图7-14 四台电动机顺序启动I/O接线图
图7-13四台电机顺序启动的 顺序功能图
三、梯形图程序编写规则
（1）输入“继电器”的状态由外部输入设备的开关信号 驱动，程序不能随意改变它。 （2）梯形图中同一编号的“继电器线圈”只能出现一次， 通常不能重复使用，但是它的接点可以无限次地重复使用。 下列情况允许出现双线圈输出：
表7-3
四台电动机顺序起动，同时停止。
0 SB2 1 起动M1并保持 2min 2min 3 起动M3并保持 2min 4 SB1 5 全部停止 起动M4并保持 起动M2并保持 初始状态
KM1
KM2 FR1
KM3 FR2
KM4 FR3 FR4
2
1L 1M
Q0.0 I0.0
Q0.1 I0.1
Q0.2 I0.2
（1）先编制I/O分配表，后设计梯形图 （2）合理排列梯形图，使输入、输出响应滞后现象不影响实际 响应速度。 （ 3 ）高速计数器指令、高速脉冲输出 指令尽量放在整个用户程序的前部。 （4）在PLC输入端子接线图中，对于 同一个发信元件通常只需选其中某一接 点（例常开接点或常闭点）接入输入端 子，即对一个发信元件它只能占一个输 入地址编号。 （5）从安全考虑，重大安全部分不接 入PLC的输入端而作硬件处理。