PLC应用中的一些问题及解决方法

第10章 PLC应用中的一些问题

控制系统的设计与调试步骤

控制系统的设计调试过程如图10-1所示。

图10-1 PLC控制系统的设计调试过程

281 10.1 PLC PLC

10.1.1 系统设计

1．深入了解被控系统，明确设计任务和设计条件

这一步是系统设计的基础，设计前应该对被控对象进行深入调查和分析，熟悉工艺流程及设备性能。根据生产中提出的问题，确定系统所要完成的任务，同时拟定出设计任务书，明确各项设计要求、约束条件与控制方式。

了解被控对象的过程中应与工艺、机械方面的技术人员和现场操作人员密切配合，共同讨论，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、电气几大系统之间的关系，PLC与其他智能设备(例如其它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，电源突然停电及紧急情况的处理，以及安全电路的设计。

对于大型复杂的控制系统，需要考虑将系统分解为几个独立的部分，各部分分别用单独的PLC或其他控制装置来控制，并考虑它们之间的通信方式。

2.人机接口的选择

人机接口用于操作人员与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，可能还需要用户自制硬件。 为了实现小型PLC的低成本数据输入和显示，有的PLC厂家推出了价格便宜的产品。西门子公司的TD200文本显示器可以显示20个汉字或40个字符，显示内容可以用编程软件方便地设置，可以用TD200来修改用户程序中的变量。

对于要求较高的大中型控制系统，可以选用较高档的操作员接口(或称可编程终端) ，有的只能显示字符，有的可以显示单色或彩色的图形，有的带有触摸键功能(俗称触摸屏)。这类产品可以用于工业现场，工作可靠。它们有专用的组态软件，可以方便地生成各种画面，但是价格较高。 也可以用计算机来作人机接口，普通台式机的价格便宜，但是对工作环境的要求较高，一般在控制室内使用。如果要求将计算机安装在现场的控制屏内，一般选用价格较高使用液晶显示器的工业控制计算机，有的显示器也有触摸键功能。

上位计算机的程序可以用VC、VB等软件来开发，也可以用组态软件来生成控制系统的监控程序。用组态软件可以很容易地实现计算机与现场工业设备(例如PLC)的通信，并生成用户需要的有动画功能的各种人机接口画面，组态软件的入门也很容易。但是组态软件的价格较高，一套软件只能在一个系统中使用。

3.通信方式的选择

选择通信方式时，应考虑通信网络允许的最大节点数、最大通信距离和通信接口是否需要光电隔离等问题。选择通信速率时应考虑网络中单位时间内可能的最大信息流量，并应留有一定的余地。通信速率与通信线路的长度有关，通信距离增大时最大通信速率降低。

同一厂家的控制产品之间的通信，应优先采用厂家提供的专用通信协议或专用指令，只需要用简单的程序或硬件组态的方法对通信的参数进行设置，就可以实现周期性的自动数据交换。 实际系统中最常见的是计算机与PLC之间的通信，用户如果用VB或VC编写计算机的通信程序，使用Modbus 从站协议比使用自由端口方式简单方便得多，并且不需要用户编写PLC的通信程序，响应帧是PLC的操作系统自动生成的。

如果上位机使用组态软件，上位机和PLC都不需要编程，通信是自动完成的，可以减少系统开发的时间，但是增加了购买组态软件的费用。

S7-200的自由口通信可以用于PLC与计算机或其他RS-232C设备的通信。这种通信方式最为灵活，可以使用用户自定义的通信规约，但是PLC的编程工作量较大，对编程人员的要求较高。 282

如果PLC需要连接其他厂家的设备，可以根据具体情况选用开放式的通信网络，例如 PROFIBU5或AS-i 等，这种方案的编程工作量一般较少，但是通信接口的价格较高。

10.1.2 PLC硬件的选型

1. CPU 型号的选择

S7-200 不同的CPU模块的性能有较大的差别，在选择CPU模块时，应考虑开关量、模拟量模块的扩展能力，程序存储器与数据存储器的容量，通信接口的个数，本机I/O点的点数等，当然还要考虑性能价格比，在满足要求的前提下尽量降低硬件成本。

2. I/O 模块的选型

选择I/O模块之前，应确定哪些信号需要输入给PLC，哪些负载由PLC驱动，是开关量还是模拟量，是直流量还是交流量，以及电压的等级是否有特殊要求，例如快速响应等，并建立相应的表格。

选好PLC的型号后，根据I/O表和可供选择的I/O模块类型，确定I/O模块的型号和块数。选择I/O模块时，I/O点数一般应留有一定的余量，以备今后系统改进或扩充时使用。

数字量输入模块的输入电压一般为 DC 24V和AC 220V。直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与接近开关、光电开关和编码器等电子输入装置连接。交流输入方式适合于 …… 此处隐藏：9971字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……