可编程序控制器的控制系统设计

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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。

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第一节 PLC控制系统设计的内容和步骤

设计原则1.最大限度地满足被控对象对生产工艺的要求。 2.力求控制系统安全、可靠、优质、经济。 3.应考虑到今后控制规模的发展和工艺的改进。

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设计内容1.拟定控制系统设计的技术条件。 2.选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。 3.选择PLC机型和扩展模块，配置系统硬件； 4.编制PLC的输入/输出分配表、绘制输入/输出端 子接线图； 5.根据实际系统对控制的要求设计用户程序； 6.设计操作台、电气柜，选择所需的电器元件。 7.编写设计说明书和操作使用说明书。 根据具体控制对象，上述内容可适当调整。

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设计步骤(一) 分析控制对象 (二) PLC系统的硬件配置

(三) 程序设计(四) 输入程序并调试程序 (五) 程序固化

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第二节 PLC控制系统的硬件配置一、选择PLC机型 在满足控制要求的前提下，选型时应选择最佳的 性能价格比。 1.I/O点数的估算 2.用户存储器容量的估算(依据点数，考虑扩充) 3.CPU性能的选择 二、开关量I/O模块的选择 三、模拟量I/O模块的选择 四、智能I/O模块的选择

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第三节 PLC控制系统应用程序的设计

PLC系统硬件配置后，可进行应用程 序设计。PLC应用程序的设计是软、硬 件知识的综合应用，有时硬件设计与应 用程序设计可同时进行。

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一、程序设计的步骤1.系统框图设计 2. I/O分配编号 3.设计应用程序 4.程序调试 5.编写程序说明书取 水 泵 站 加 药 系 统 滤 池 系 统 二 级 泵 站 中心控制室

原水

供水网管

自来水厂的系统框图

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二、应用程序的设计方法应用程序设计过程中，应正确选择能 反映生产过程的变化参数作为控制参数 (控制变量)进行控制(例如：取水泵站 的控制选用水位作控制变量);应正确处 理各执行电器、各编程元件之间的互相制 约、互相配合的关系，即联锁关系(例， 水不能溢出水池)。PLC应用程序的设计方 法有多种，常用的设计方法有经验设计法、 顺序功能图法等。

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(一)经验设计法经验设计法要求设计者具有较丰富的实践 经验，掌握较多的典型应用程序的基本环节。 根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验 选择基本环节

,并把它们有机地组合起来。其 设计过程是逐步完善的，一般不易获得最佳方 案，程序初步设计后，还需反复调试、修改和 完善，直至满足被控对象的控制要求。

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(二)顺序功能图法1.顺序功能图SFC(Sequential Function Chart)所谓顺序控制，使生产过程按生产工艺要求预先安排的顺序自 动地进行生产控制。例：运料小车的往返控制。压SQ1 0 启动 1 15s 2 SQ2 3 10s 4 SQ1 左行 卸料 右行 装料 起始状态

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顺序功能图的基本结构2. 依据步之间的进展形式，顺序功能图有以下几种

基本结构： (1) 单序列结构 (2) 选择序列结构(自学)(3) 并行序列结构(自学) (4) 子步(microstep)(自学)

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1. 单序列结构1单序列由一系列相继激活的步 组成。每一步的后面仅有一个转 换条件，每一个转换条件后面仅 有一步。

a 2 b 3 c

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2.选择序列结构

5 e 6 8 f 12 g

7 h

9 j 16

12 k

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3. 并行序列结构

11 b

13

15 d

17

12 p

14 q

18 r

18

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4.子步(microstep)0 启动

初始状态

25s

灯亮

1 25s 3

东西向绿灯亮

2 3.10.5s 3.2

南北向红灯亮 东西向绿灯灭 30s

东西向绿灯亮

灯亮

东西向绿灯闪烁 3次(3s)

6

0.5s

南北向绿灯亮东西向绿灯灭

3.3

闪烁

4 2s

东西向黄灯亮

3次 (3s)

25s

简略形式

7

南北向绿灯闪烁

灯亮

子步3次 (3s)

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顺序功能图法◇ 经验设计法的设计方法不规范，没有一个普遍的规律可遵循，具有一定的试探性和随意性。 ◇由于联锁关系复杂，用经验设计法进行设计一 般难于掌握，且设计周期较长，设计出的程序可 读性差，即使有经验的工程师阅读它也很费时。 同时，给日后产品的使用、维护带来诸多不便。 ◇与经验设计法相比，顺序功能图法有着明显的优 势。