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1、1,本章内容提纲,PLC控制系统设计的基本任务和步骤,输入输出(I/O)点数和种类,PLC的选型,系统的冗余设计,供电系统的设计,接地系统的设计,电缆设计和敷设,2,PLC控制系统设计的基本任务,描述工艺过程对控制系统的功能要求确定系统的控制水平和PLC的选型对PLC输出/输入(I/O)信号的定义系统的可靠性设定供电系统和接地系统的设计控制柜的设计外部电缆的敷设设计应用软件的组态,3,PLC控制系统设计的步骤,初步设计（基础设计）施工图设计（工程设计）设计文件的校核、签署和会签应用软件的组态参加施工和开车考核设计回访,4,初步设计（基础设计）该设计的主要目的是报请业主和有关部门的领导审批，该阶
2、段的设计要确定控制系统和联锁系统的技术方案，要统计输入/输出点数量和控制、测量的回路数初步确定PLC机型的选择和外部设备的配置，并提出相应的设备和材料的规格和数量.施工图设计（工程设计） 施工图是进行施工用的技术文件。是在初步设计完成以后，经过审批再进一步编制的图纸资料。因此，必须从施工的角度出发，解决设计中的细节部分。在施工图设计完成以后，不允许在留下技术上未解决的问题.,5,设计文件的校核、签署和会签 初步设计和施工图设计的文件和图纸，应由各级岗位的人员负责，对设计质量层层把关。设计、校核、审核、审定等各级人员应对设计文件认真会签。应用软件的组态 在完成工程设计后，可以开始进行软件组态，包
3、括系统配置、建立数据库、各种控制系统的编程、工艺流程画面的绘制、报表制作、操作组分析、外围接口的编程等。,6,参加施工和开车考核 设计人员应到现场配合施工，了解设计文件的执行情况，处理施工中出现的设计问题，和软件人员一起进行现场调试，直到全部正常为止。设计回访 当整个系统经考核、验收和移交生产后的某个适当时间，设计人员要对所设计的工程进行回访。目的是调查了解生产使用的情况，吸取使用单位对设计的意见。,7,I/O点数和种类的确定,必要性：在进行PLC的选型前，必须要对系统的I/O点数和种类有一个精确在进行PLC的选型前，必须要对系统的I/O点数和种类有一个精确的统计，以便确定系统的规模大小、机型
4、的选择与配置。在统计系统的I/O点数时，要分清输入与输出、开关量（数字量）与模拟量、各种电压和电流的等级、智能版块的要求等 。输入点数应包括需要进入PLC的过程变量，如温度、压力、流量和液位及其需要连锁报警的输入信号、阀位反馈信号、电机的运行/停止状态信号/和手/自动切换的状态信号，此外，还应包括紧急停车、预置、清零、单步、跳步、连锁屏蔽等其它信号的点数。,8,I/O点数和种类的确定,输出点数应包括需控制的操作变量，如电磁阀、泵和电机的启动/停止信号, 显示灯驱动信号等。根据实际需要应将设计好的I/O点数再增加20%30%的可扩展余量， 一方面为改进系统设计留有充分余量；另一方面避免系统在最大
5、I/O点数下满负荷运行，而影响到系统的响应速度和可靠性，造成不良影响。,9,PLC的选型,主要考虑CPU能力控制器的最大I/O点数响应速度指令系统性价比备品备件技术支持,10,PLC的选型,CPU能力 是PLC最重要的性能指标，包括控制器的本身的最大I/O点数、响应速度和软件功能，处理器的个数，CUP储存器的容量与性能，中间标志、计时器和计数器的能力等。 储存器的存储能力，主要包括储存器的最大容量、可扩展性、储存器的种类（RAM,EPROM,EEPROM）等。存储器的最大容量限制了用户程序的大小，而存储器的扩展性和种类则体现了系统的可扩展性和使用灵活性。 存储容量的估计： 数字量I/O点数X1
6、0+模拟量I/O点数X25+特殊I/O模块X100=所需指令字,11,PLC的选型,控制器的最大I/O点数 由于各制造商习惯不同，选型时需要注意以下问题： （1）产品手册上最大I/O点数的含义，是输入输出总点数还是分别给出。 （2）区别模拟和数字I/O点数的关系。有的产品模拟量要占用数字量I/O点数，而有的两者则是独立的。 （3）对于控制对象分散的大规模控制系统，要采用远程控制方式，以减少电缆的敷设量，则要求PLC具有远程I/O的能力和驱动远程I/O的点数， （4）在需要高速计数、闭环控制等特殊控制要求的系统中，考虑PLC是否具有智能I/O的能力。,12,PLC的选型,响应速度 以数字量控制为
7、主的工程应用，PLC的响应速度一般都可满足需要，而具有较多闭环的模拟量控制系统，则必须考虑PLC的响应速度。 影响 PLC响应速度的因素主要有两个：一是PLC程序指令的处理时间，（一般是以处理1KB语句所需要的时间来计算的）；二是PLC的扫描周期。 除此之外， 特殊情况下还要考虑系统中断处理和直接控制I/O的功能，以及输入输出模块的反应时间。这些功能可随时处理，而不受扫描周期的限制。,13,PLC的选型,指令系统 指令系统的总语句数（功能的完整性） 指令系统的种类（逻辑、运算、控制等） 指令系统的表达方式。 应用软件的程序结构 软件开发手段,14,系统的冗余设计,目的：为提高系统的可靠性冗余设
8、计方法手动操作设计冷备运行设计双机热备运行设计,15,供电系统的设计,供电系统的保护措施 隔离变压器、交流稳压器、不间断电源、晶体管开关电源。PLC电源模块的选择 考虑电源模块的输入电压、输出功率，以及扩展模块的电源设计。典型供电系统的设计 参见图5.5,16,接地系统的设计,必要性 保证系统的电气安全性，提高噪声抑制作用。方法 单点接地：低频时，避免地电平差存在而造成故障。 多点接地：高频，避免接地线间的电感耦合。 通常f10MHz，多点接地。正确的接地系统设计 接地电阻要在规定范围内，PLC系统要4欧。 具有足够的机械强度 能耐腐蚀并经防腐处理 利用电厂的等电位设计或单独设置接地系统。,1
9、7,接地系统的设计,几个不同的接地概念 保护接地 凡是可能带危险电压的设备，均要保护接地，如：机柜、操作台、配电柜、继电器柜等用电设备的金属外壳以及控制系统的不带电的金属部分。信号回路接地 系统中非隔离的信号需要建立统一的信号参考点，进行信号回路接地（直流电源负极），隔离信号不必。屏蔽接地 为防止静电感应和磁场感应而设置的屏蔽接地端子，要接地。注意问题 1、工作地和保护地不能公用，避免低电平干扰。 2、 浮地和接地 3、屏蔽地 信号电路单点接地，屏蔽层也要单点接地，避免产生噪声干扰源。,18,等电位连接的接地系统,单独接地 控制系统的保护地介入电气安全接地网，工作地采用独立的干净的接地装置和大地相连联合接地 将包括控制系统在内的电子信息设备和其它电气系统的接地系统连在一起在接地，形成联合接地，接地电阻要不大于1欧。等电位接地 经电气设计，将建筑物做成一个等电位连接网。 除电源中性线一次接地外，将各种接地分类汇总后，接到建筑物不同层面的等电位连接板上，多点指建筑物基础钢筋、地下金属管道、电缆的金属外皮都可作为接地级。,19,本章内容提纲,PLC控制系统设计的基本任务和步骤,输入输出(I/O)点数和种类,PLC的选型,系统的冗余设计,供电系统的设计,接地系统的设计,电缆设计和敷设,20,听课愉快！,
