PLC系统设计的原则及步骤

    一个实际的PLC控制系统是以PLC为核心组成的电气控制系统，实现对生产设备和工业过程的自动控制。PLC控制系统设计的好坏直接影响着产品的质量和企业的生产效率，关系到企业的经济效益。因此，在设计PLC控制系统时要全面了解被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系，最大限度地满足生产设备和生产过程的控制要求，同时力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便，并保证控制系统安全可靠。    用户在使用PLC进行实际系统设计的过程中，会自觉或不自觉地遵循一定的方法和步骤。PLC是一种特殊的计算机，在体系结构、运行方式和编程语言等方面有别于普通计算机，因此在设计方法和步骤上有其特殊性。虽然不能要求必须先做什么，后做什么，具体应该怎样做，但必须遵循一些共同的原则，使PLC应用系统的设计方法和步骤符合科学化，形成工程化，趋于标准化。    (1)系统设计的基本原则    在进行PLC控制系统的设计时，一般应遵循以下几个原则。    ①完全满足被控对象的工艺要求。    ②在满足控制要求和技术指标的前提下，尽量使控制系统简单、经济。    ③控制系统要安全可靠。    ④在设计时要给控制系统的容量和功能预留一定的裕度，便于以后的调整和扩充。    (2)设计内容    ①根据被控对象的特性及用户的要求，拟定PLC控制系统的技术条件和设计指标，并写出详细的设计任务书，作为整个控制系统设计的依据。    ②参考相关产品资料，选择开关种类、传感器类型、电气传动形式、继电器／接触器的容量以及电磁阀等执行机构。    ⑧选择PLC的型号及程序存储器容量，确定各种模块的数量。    ④绘制PLC的输入／输出端子接线图。    ⑤设计PLC控制系统的监控程序。    ⑥输入程序并调试，根据设计任务书进行测试，提交测试报告。    ⑦根据要求设计电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。    ⑧编写设计说明书和使用说明书等设计文档。    (3)设计步骤    ①详细了解和分析被控对象的工艺条件，根据生产设备和生产过程的控制要求，分析被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系（动作顺序、动作条件）和必须要加入的联锁保护及系统的操作方式（手动、自动）等。    ②根据被控对象对PLC控制系统的技术指标，确定所需输入／输出信号的点数，选配适当的PLC。    ③根据控制要求有规则、有目的地分配输入／输出点（I/O分配），设计PLC的I/O电气接口图（PLC的I/O口与输入／输出设备的连接图）。绘出接线图并接线施工，完成硬件设计。    ④根据生产工艺的要求画出系统的工艺流程图。    ⑤根据系统的工艺流程图设计出梯形图，同时可进行电气控制柜的设计和施工。    ⑥如用编程器，需将梯形图转换成相应的指令并输入到PLC中。    ⑦调试程序，先进行模拟调试，然后再进行系统调试。调试时可模拟用户输入设备的信号给PLC，输出设备可暂时不接，输出信号可通过PLC主机的输出指示灯监控通断变化，对于内部数据的变化和各输出点的变化顺序，可在上位计算机上运行软件的监控功能，查看运行动作时序图。    ⑧程序模拟调试通过后，接入现场实际控制系统与输入／输出设备联机调试，如不满足要求，再修改程序或检查更改接线，直至满足要求。调试成功后做程序备份，同时提交测试报告。    ⑨编写有关技术文件（包括I／O电气接口图、流程图、程序及注释文件、故障分析及排除方法等），完成整个PLC控制系统的设计。    以上是设计一个PLC控制系统的大致步骤，具体系统设计要根据系统规模的大小、控制要求的复杂程度、控制程序步数的多少灵活处理，有的步骤可以省略，也可作适当的调整。    (4)设计任务书的确定    生产工艺流程的特点和要求是设计PLC控制系统的主要依据，所以必须详细了解和分析对象的特性。设计任务书一般应包括以下几个方面。    ①控制系统的名称。    ②控制的任务和范围。在设计任务书中指明控制对象的范围，必须完成的动作，包括动作时序和方式（手动、自动、点动、间断、连续等）等。    ③检测和控制的参数表（I／O分配表）。根据工艺指标、操作要求和安全措施等确定检测点和控制点的含义、数量、量程、精度、特性、安装位置等。一般在满足控制要求和技术指标的前提下，检测点和控制点应尽可能地少，并且精度要求也应以满足实际需要为准，否则将使控制系统复杂化，增加系统成本。    ④参数之间的关系。明确在控制过程中各输入／输出量之间的先后顺序和逻辑关系。