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关于PLC控制系统的设计分析_1

  控制硬件选购目前市场上的PLC产品众多。国产品牌有:永宏、和利时、凯迪恩等;国外有:日本的OMRON、MITSUBISHI、松下;德国的SIEMENS,韩国的LG等。近几年,PLC产品的价格有较大的下降,其性价比越来越高,这是众多技术人员选用PLC的重要原因。但各品牌的PLC在性能指标上都有着较大的差异。所以如何选购PLC产品成为了系统设计和系统功能要求的重要环节。

  1 编程器的选购

  PLC编程可采用三种方式:一是用一般的手持编程器编程,它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低,但对于系统容量小,用量小的产品比较适宜,并且体积小,易于现场调试,造价也较低;二是用图形编程器编程,该编程器采用梯形图编程,方便直观,一般的电气人员短期内就可应用自如,但该编程器价格较高;三是用个人计算机加PLC软件包编程,这种方式是效率最高的一种方式。基于电脑笔记本的普及和PLC软件编程的方便性,并且易于现场调试。这种方式是用户最喜欢用的一种方式。

  因此,应根据系统的大小与难易,开发周期的长短以及资金的情况合理选购PLC产品。我公司主要采用美国的AB和法国的施耐德生产的PLC,此两种品牌是现阶段的主流产品,运用既上符合要求,又灵活,便于程序的设计和运行。

  2 设计遵循的步骤

  施耐德PLC有多种型号,编程电缆也有多种,但基本上是基于modbus协议的通讯方式。

  (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:功能的选择;I/O点数的确定;内存的估算。+定时器/计数器数量2+通信接口个数300+备用量;分配I/O点;程序设计;控制柜或操作台的设计和现场施工;应用系统整体调试;编制技术文件。

  (3)PLC控制系统的设计内容。根据设计任务书确定,进行工艺分析,并确定控制方案,它是设计的依据;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);选定PLC的型号(包括机型、容量、I/O模块和电源等);分配PLC的I/O点,绘制PLC的I/O硬件接线图;编写程序并调试;设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图;编写设计说明书和使用说明书。

  (4)PLC的硬件设计PLC硬件设计包括:PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。选定PLC的机型和分配I/O点后,硬件设计的主要内容就是电气控制系统的原理图的设计,电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统的原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/O接线和自动、手动部分的详细连接等。电器元件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

  (5)PLC的软件设计软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计,小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况,确定程序的基本结构,画出控制流程图或功能流程图,简单的可以用经验法设计,复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。

  3 系统设计

  (1)系统规模首先应确定系统用PLC单机控制,还是用PLC形成网络,由此计算PLC输入、输出点数,并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础上留有一定余量(10%)。

  (2)确定负载类型根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型,是大电流还是小电流,以及PLC输出点动作的频率等,从而确定输出端采用继电器输出,还是晶体管输出,或晶闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式,对系统的稳定运行是很重要的。

  (3)存储容量与速度尽管国外各厂家的PLC产品大体相同,但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同,而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的PLC价格就越高,但应该根据系统的大小合理选用PLC产品。

  (4)PLC外部驱动电路对于PLC输出不能直接带动负载的情况下,必须在外部采用驱动电路:可以用三极管驱,也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动,同时应采用保护电路和浪涌吸收电路,且每路有显示二极管(LED)指示。

  4 软件编制

  AB公司PLC所使用的网络类型都是开放的网络,可以与其他公司的产品做到很好的兼容,AB控制层网络采用ControlNet网络,该网络是一种高性能的工业局域网,具有开放性、高效率、多功能、确定性和可重复性、灵活性等特点,扩展性极强,可共享I/O,并具有强大方便的网络组态。在编制软件前,应首先熟悉所选用的PLC产品的软件手册及编程指令手册,待熟练后再编程。若用图形编程器与软件包编程,则可直接编程,若用手持编程器编程,应先画出梯形图,然后编程,这样可少出错,速度也快。若用个人计算机与软件编程,编程结束后先仿真程序,待各个动作正常后,再在设备上调试。当用PLC进行网络设计时,其难度比PLC单机控制大得多。首先你应选用自己较熟悉的机型,对其基本指令和功能指令有较深入的了解,并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则,不能适应你的实时要求,造成系统崩溃。另外,对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。还要向PLC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料,至于选用几层工作站,依你的控制要求与系统大小而定。

  扩展模块的选用:AB产PLC中变量没有IN_OUT类型,只有单纯的INRETUR,做一个标准模块和函数的时候,端口不会自动生成,你需要和子程序对照

  ,变量类型数量出错没有任何提示,只有下载后才停机故障告诉你。对于小的系统,如80点以内的系统.一般不需要扩展;当系统较大时,就要扩展。不同公司的产品,对系统总点数及扩展模块的数量都有限制,当扩展仍不能满足要求时,可采用网络结构;同时,有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块,因此,在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时,各厂家也有一些规定,请看相关的技术手册。

  印制板应做成插拔式,易于维修。PLC的输入输出布线也有一定的要求,请看各公司的使用说明书。各公司的扩展模块种类很多,如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。PLC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。

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