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PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部分。
1:PLC设计的基本原则是: 1. 充分发挥PLC的控制功能,最大限度地满足被控制的生产机械生产过程的控制要求。 2. 在满足控制要求的前提下,力求使控制系统经济、简单,维修方便。 3.保证控制系统安全可靠。 4. 考虑到生产发展和工艺的改进,在选用PLC时,在I/O点数和内存容量上适当留有余地。 5. 软件设计主要是指编写程序,要求程序结构清楚,可读性强,程序简短,占用内存少,扫描周期短。 6.工艺分析:深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求,并划分控制的各个阶段,归纳各个阶段的特点,和各阶段之间的转换条件,画出控制流程图或功能流程图。
2:选择合适的PLC类型:它包括:1、功能的选择。 2、I/O点数的确定。 3、内存的估算。+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。 4、分配I/O点。 5、程序设计。 6、控制柜或操作台的设计和现场施工。 7、应用系统整体调试。 8、编制技术文件。
8.PLC控制系统的设计内容包括:1、根据设计任务书确定,进行工艺分析,并确定控制方案,它是设计的依据。 2、选择输入设备(如按钮、开关、传感器等)和输出设备(如继电器、接触器、指示灯等执行机构)。 3、选定PLC的型号(包括机型、容量、I/O模块和电源等)。 4、分配PLC的I/O点,绘制PLC的I/O硬件接线图。 5、编写程序并调试。 6、设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。 7、编写设计说明书和使用说明书。
3:PLC的硬件设计:PLC硬件设计包括:PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。 选定PLC的机型和分配I/O点后,硬件设计的主要内容就是电气控制系统的原理图的设计,电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统的原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/O接线和自动、手动部分的详细连接等。电器元件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
4:PLC的软件设计: 软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计,小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况,确定程序的基本结构,画出控制流程图或功能流程图,简单的可以用经验法设计,复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。
应用PLC的工控系统,在设计供电系统时应考虑下列因素:PLC与其它动力供电设备的共用电源可靠隔离;接地系统的合理设计,一般需单独在接地系统,接地电阻最好不要大于1-2欧母;电源系统的抗干扰性;外部设备失电时不应影响PLC的供电,控制系统不允许断电的场合供电电源冗余系统;供电电源工业UPS供电;等。
一、接地处理
安全接地系统有供电系统地、保护地、逻辑地、屏蔽地安全栅地、信号回路地。以PLC为核心的控制系统中,有多种接地方法。为了安全使用PLC需正确区分数字地,信号地、模拟地,交流地、直流地、屏蔽地、保护地等接地方法。在工程施工时,应很好地连接地线,一般应遵循以下几项原则:
①供电系统地:在很多企业,特别是电厂、冶炼厂等,其厂区内有一个很大的地线网,而通常供电系统的地是与地 线网连在一起的。有的厂家强调计算机系统的所有接地必须和供电系统地以及其它(如避雷地)严格分开,而且之 间至少应保持 15m 以上的距离。为了彻底防止供电系统地的影响,建议供电线线路用隔离变压器隔开。这对那些电 力负荷很重,而且负荷经常启停的单位是应注意的。从抑制干扰的角度来看,将电力系统地和计算机系统的所有地 分开是很有好处的,因为一般电力系统的地线是不太干净的。但从工程角度来看,在有些场合下单设计算机系统地 并保证其与供电系统地隔开一定距离是很困难的,这时可以考虑能否将计算机系统的地和供电地共用一个,这要考 虑几个因素: ·供电系统地上是否干扰很大,如大电流设备启停是否频繁,对地产生的干扰是否大; ·供电系统地的接地电阻是否足够小,而且整个地网各个部分的电位差是否很小,即地网的各部分之间是否阻 值很小(<1W) ·DCS 的抗干扰能力以及所用到的传输信号的抗干扰能力,例如有无小信号(电偶,热电阻)的直接传输等。 ②所有计算机接线涉及到的接地采用一点接地方式,在这一点上,也有很多争议。有的厂家系统提出几个地:逻辑 地、屏蔽地(又叫模拟地)、信号地、保护地分别自己接地在地上打接地装置,而大部分系统则指出各种地在机柜 内部自己分别接地,汇于一点,然后用较粗的导体(铜)将各汇地点朕起来,接到一个公共的接地体上。这里有几 点需要注意: DCS 本身是由多台设备组成的,除了控制站以外,还包括很多外设,而且数据也不止一台,这就涉及到了多台设 备,多种接地的问题。此外,一般的 DCS 的供电是各站(控制站,操作站等)用专门一条线单独供电,即彼此之间不 相互供电。鉴于以上接地要求及各自对接地的特点等原因,PLC系统供电设计中接地就有必要做单独接地系统,如果现场不能满足这些条件的话有些PLC还是允许不接地的,这需要将PLC柜体与电网地或其他接地系统隔离,供电加抵制干扰能力较强的隔离变压器或利用工业UPS不间断供电电源供电,PLC悬浮接地系统。
二、PLC采用不间断电源UPS的有效保护装置。UPS虽然可靠性很高,但由于供电条件的变化,UPS本身电器装置的老化,个别元件过早失效等都会引起UPS故障。由于PLC控制系统属于整个设备系统的心脏,为了保证其稳定及高可靠的工作,可采用UPS双机热备份,即UPS冗余技术,把备用机(2#UPS)的输出端接至主机(1#UPS)的旁路电源”输入端,而两台uPs的交流电源输人端可接至同一市电电源。备用UPS电源可确保负载设备不会在市电停电及主机故障而断电。以确保负载设备不会产生数据丢失,设备损坏、系统崩溃等问题。
三、PLC系统中IO供电一般要求与外部·24VDC供电隔离,需将外部供电电源加24VDC电源模块,并做好接地系统防止强磁等干扰。有些公司或生产厂家电工为节省部分资金或者因为方便而将PLC系统电源模块24VDC与外部24VDC电源共用,这种方式其实存在了很大的安全隐患,一是当外部供电线路有破损或接线处有裸露时与电力地或其它动力设备线路露电(尤其在现场进行电焊等作业时)很容易导致整个系统的瘫痪及损坏而发生一些事故造成无法生产及其他不可预料的生产事故等。所以建议PLC系统IO供电与24VDC供电隔离,这样即使外部出现上述的一些情况也不会造成整个系统的瘫痪而减少大的事故发生。
四、PLC电源模块接尽。可能不要与·24VDC接地短接,这样做的后果就是大大增加了外部信号的故障率及PLC本身电源影响