上海西门子PLC代理商-PLC

   任何一种电气控制系统都是为了实现生产设备或生产过程的控制要求和工艺需要，从而提高产品质量和生产效率。因此，在设计PLC应用系统时，应遵循以下基本原则：

 

1．充分发挥PLC功能，大限度地满足被控对象的控制要求。

 

2．在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。

 

3．保证控制系统。

 

4．应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的型号、I／O点数和存储器容量等内容时，应留有适当的余量，以利于系统的调整和扩充。

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设计PLC应用系统时，首先是进行PLC应用系统的功能设计，即根据被控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此*的条件。然后是进行PLC应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式，控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。后根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。

PLC控制系统设计可以按以下步骤进行。

1．熟悉被控对象，制定控制方案 分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，确定被控对象对 PLC控制系统的控制要求。

2．确定I／O设备 根据系统的控制要求，确定用户所需的输入(如按钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号指示灯等)由此确定PLC的I／O点数。

3．选择PLC 选择时主要包括PLC机型、容量、I／O模块、电源的选择。

4．分配PLC的I／O地址 根据生产设备现场需要，确定控制按钮，选择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量；根据所选的PLC的型号列出输入／输出设备与PLC输入输出端子的对照表，以便绘制PLC外部I／O接线图和编制程序。

5．设计软件及硬件进行PLC程序设计，进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行，因此，PLC控制系统的设计周期可大大缩短，而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制线路后才能进行施工设计。

6．联机调试 联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。开始时，先不带上输出设备（接触器线圈、信号指示灯等负载）进行调试。利用编程器的监控功能，采分段调试的方法进行。各部分都调试正常后，再带上实际负载运行。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部分程序即可，全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改则应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。

7．整理技术文件 包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。

  PLC在实际应用中常碰到这样两个问题：一是PLC的I/O点数不够，需要扩展，然而增加I/O点数将提高成本；二是已选定的PLC可扩展的I/O点数有限，无法再增加。因此，在满足系统控制要求的前提下，合理使用I/O点数，尽量减少所需的I/O点数是很有意义的。下面将介绍几种常用的减少I/O点数的措施。

1.分组输入

   一般系统都存在多种工作方式，但系统同时又**择其中一种工作方式运行，也就是说，各种工作方式的程序不可能同时执行。因此，可将系统输入信号按其对应的工作方式不同分成若干组，PLC运行时只会用到其中的一组信号,所以各组输入可共用PLC的输入点，这样就使所需的输入点减少。

   如图6-12所示，系统有“自动”和“手动”两种工作方式，其中S1～S8为自动工作方式用到的输入信号、Q1～Q8为手动工作方式用到的输入信号。两组输入信号共用PLC的输入点X0～X7，如S1与Q1共用输入点X0。用“工作方式”选择开关SA来切换“自动”和“手动”信号的输入电路，并通过X10让PLC识别是“自动”，还是“手动”，从而执行自动程序或手动程序。

图中的二管是为了防止出现寄生回路，产生错误输入信号而设置的。例如当SA扳到“自动”位置，若S1闭合，S2断开，虽然Q1、Q2闭合，也应该是X0有输入，而X1无输入，但如果**管隔离，则电流从X0流出，经Q2→Q1→S1→COM形成寄生回路，从而使得X1错误地接通。因此，必须串入二管切断寄生回路，避免错误输入信号的产生。

  2.矩阵输入

如图6-13所示为3×3矩阵输入电路，用PLC的三个输出点Y0、Y1、Y2和三个输入点X0、X1、X2来实现9个开关量输入设备的输入。图中，输出Y0、Y1、Y2的公共端COM与输入继电器的公共端COM连在一起。当Y0、Y1、Y2轮流导通，则输入端X0、X1、X2也轮流得到不同的三组输入设备的状态，即Y0接通时读入Q1、Q2、Q3的通断状态, Y1接通时读入Q4、Q5、Q6的通断状态,Y2接通时读入Q7、Q8、Q9的通断状态。

  当Y0接通时，如果Q1闭合，则电流从X0端流出，经过D1→Q1→Y0端，再经过Y0的触点，从输出公共端COM流出，后流回输入COM端，从而使输入继电器X0接通。在梯形图程序中应该用Y0常开触点和X0常开触点的串联，来表示Q1提供的输入信号。

  图中二管也是起切断寄生回路的作用。

采用矩阵输入方法除了要按图6-12的硬件连接外，还必须编写对应的PLC程序。由于矩阵输入的信号是分时被读入PLC，所以读入的输入信号为一系列断续的脉冲信号，在使用时应注意这个问题。另外，应保证输入信号的宽度要大于Y0、Y1、Y2轮流导通一遍的时间，否则可能会丢失输入信号。

   3.组合输入

  对于不会同时接通的输入信号，可采用组合编码的方式输入。如图6-14a所示，三个输入信号Q1、Q2、Q3只要占用两个输入点，再通过如图6-14b所示程序的译码，又还原成与Q1、Q2、Q3对应的M0、M1、M2三个信号。采用这种方法应特别注意要保证各输入开关信号不会同时接通。

 4.输入设备多功能化

  在传统的继电器电路中，一个主令电器(开关、按钮等)只产生一种功能的信号。而在PLC系统中，可借助于PLC强大的逻辑处理功能，来实现一个输入设备在不同条件下，产生的信号作用不同。下面通过一个简单的例子来说明。

  如图6-15所示的梯形图只用一个按钮通过X0输入去控制输出Y0的通与断。

图中，当Y0断开时，按下按钮（X0按通），M0得电，使Y0得电并自锁；再按一下按钮，M0得电，由于此时Y0已得电，所以M1也得电，其常闭触点使Y0断开。即按一下按钮，X0接通一下，Y0得电；再按一下按钮，X0又接通下，Y0失电。改变了传统继电器控制中要用两个按钮(起动按钮和停止按钮)的作法，从而减少了PLC的输入点数。

  同样道理，我们可以用这种思路来实现一个输入具有三种或三种以上的功能。

   5. 合并输入

  将某些功能相同的开关量输入设备合并输入。如果是几个常闭触点，则串联输入；如果是几个常开触点，则并联输入。因此，几个输入设备就可共用PLC的一个输入点。

  6.某些输入设备可不进PLC

  系统中有些输入信号功能简单、涉及面很窄，如某些手动按钮、电动机过载保护的热继电器触点等，有时就没有必要作为PLC的输入，将它们放在外部电路中同样可以满足要求，如图6-16所示。

 在现代化的工业生产中，大量采用了可编程序控制系统，可编程序控制器能在恶劣的工作环 境下正常工作，但其构成的控制系统由于设计、安装、干扰等因素有时会出现故障。有些问 题是在系统设计时考虑不周造成的。根据实践中的经验和教训，本文阐述可编程序控制系统 设计时应注意的问题。
1、一个系统中使用的成熟技术至少应占到75%以上
“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计，或者确定能在未来的生产实践中，经得起考验；二是设计工作人员对于需要使用的技术要有经验或有掌握它的能力。设计与配置一个可编程序控制系统选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产过程控制系统，一旦做出来，要长久使用下去，难以找到机会反复修改。设计的硬件系 统和编程软件，其中某些缺欠，可能一直隐藏在已完成的系统中。若遇到发生破坏作用的条件，后果难以预料。
2、系统的硬件结构和网络要简明而清晰
硬件结构不要追求繁琐，网络组态不要追求交叉因素太多，要力求使用可编程序控制器自 身配置的组网能力。在组成I/O机箱配套的模板时，建议型号简单，力求一致，模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多，从目前机箱的制造和配线工艺来看，输入与输出配线密度不能太高。
3、控制系统的功能和管理系统的功能应严格划分界限
由于可编程序控制器组成的过程控制系统中的实时性要求很高，而网络通信是允许暂时失 去通信联系，过后自己能重新恢复，但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。另外，在用多个可编程序控制器系统组成一个大系统时，对于主控制的关键命令，除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外，好有使用它的I/O点做成的硬件联 锁，特别是两者之间“急停”的处理；虽然两个系统都在自身的通信扫描中互相变换着“停 止”或“急停”命令，但因一方在急停故障时已经停止运行，另一方并未收到已停止的信息 而照常运行，其后果难测。可编程序控制器控制系统关键的“急停”应先切除执行机构的电源，然后将其信号送入可编程序控制器，这样可**设备安全保护的时间。
4、可编程序控制器的程序要简明且可读
用户软件的编写是“平铺直叙”，用户软件可看成是一个有序的“黑盒子”系列，每个“ 黑盒子”按照结构化语言划分，可分为几种典型的语句。每个语句方式、手法可能十分单调 ，但一定要明确。在设计与编写这些语句时，若使用不易推理的逻辑关系太多，或者语 句因素太多，特殊条件太多，就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此，一个可编程控制器 的用户软件的可读性，即编写的软件能为大多数人读懂，能理解可编程控制器在执行这个语 句时，“发生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能单一而流畅，这是软件在使用和维护时的重要条件。
5、可编程序控制系统在硬件和软件上的预置，有运行检测的关键监视条件
可编程序控制系统配置了彩色图形工作站/屏幕监视，但从价格及反映现场状态的时间来看，屏幕监视尚不方便。关键的故障，或者在关键的机械设备附近，可配置一些指示灯，它们可以用数字量输出做成，用来监视程序的正常运行，或用来调试程序，在指示灯旁配以功能标牌，可帮助操作人员确认可编程序控制系统的正常运行和及时反映故障。
6、设计大中型可编程序控制系统时不要耗尽它的硬件和软件资源
对于设计的新系统，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在软件编制时，同样要估计用户软件对计算机资源的需要与用量。尤其对中间继电器，计数器/定时器的使用，要留有余地 。因为在调试和运行后，软件总会被、补充，甚至重新编制。已编制的软件让人无法和完善，在工程上是不实际的。

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6ES72141BG400XB0	CPU 1214C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
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