建筑電氣控制技術(第二版)_第11章

1、Page: 1/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）第第11章章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計可編程控制器控制系統(tǒng)設計第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器設計的內(nèi)容和步驟可編程控制器設計的內(nèi)容和步驟第二節(jié)第二節(jié) PLC的硬件設計的硬件設計第三節(jié)第三節(jié) PLC的軟件設計的軟件設計Page: 2/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）第一節(jié)第一節(jié) 可編程控制器設計的內(nèi)容和步驟可編程控制器設計的

2、內(nèi)容和步驟一、一、PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則控制系統(tǒng)設計的基本原則1)最大限度地滿足被控對象的工藝要求最大限度地滿足被控對象的工藝要求。 認真分析研究被控設備認真分析研究被控設備(或過程或過程)的工藝流程的工藝流程及特點，明確控制的任務和范圍。及特點，明確控制的任務和范圍。2)根據(jù)設備或生產(chǎn)過程的操作要求，工藝指標、根據(jù)設備或生產(chǎn)過程的操作要求，工藝指標、原材料及能源消耗、安全規(guī)范等多種因素綜合原材料及能源消耗、安全規(guī)范等多種因素綜合考慮，合理地選擇現(xiàn)場信號及控制參數(shù)。考慮，合理地選擇現(xiàn)場信號及控制參數(shù)。Page: 3/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高

3、等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）保證設計出的控制系統(tǒng)在特定的現(xiàn)場條件保證設計出的控制系統(tǒng)在特定的現(xiàn)場條件下能安全可靠地工作。下能安全可靠地工作。在滿足控制要求的前提下，應盡量使系統(tǒng)在滿足控制要求的前提下，應盡量使系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，便于操作和維修。簡單、經(jīng)濟，便于操作和維修。保證主要控制功能由保證主要控制功能由PLC完成。外部元件完成。外部元件及線路起輔助控制作用?？紤]生產(chǎn)的發(fā)展及線路起輔助控制作用?？紤]生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，適當留有裕量。和工藝的改進，適當留有裕量。 Page: 4/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普

4、通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）二、二、PLC控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容1了解系統(tǒng)工藝要求、各控制對象的動作順了解系統(tǒng)工藝要求、各控制對象的動作順序、相互之間的約束關系等。序、相互之間的約束關系等。2控制方案的確定。控制方案的確定。 1）實現(xiàn)控制的具體方案，確定采用可編）實現(xiàn)控制的具體方案，確定采用可編程序控程序控 制器進行控制所需的軟硬件結構。制器進行控制所需的軟硬件結構。 2）了解系統(tǒng)控制的通信要求和網(wǎng)絡結構）了解系統(tǒng)控制的通信要求和網(wǎng)絡結構設計。設計。 3) 硬件結構設計。硬件結構設計。 4) 軟件框圖設計。軟件框圖設計。

5、Page: 5/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）3系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計1）機型及相關的功能模板選擇）機型及相關的功能模板選擇 選擇選擇PLC應包括機型的選擇、容量的選擇、應包括機型的選擇、容量的選擇、IO模塊選擇、電源模塊的選擇等。模塊選擇、電源模塊的選擇等。2）輸入輸出的定義）輸入輸出的定義 在對輸入輸出進行分配和名稱定義之后，要在對輸入輸出進行分配和名稱定義之后，要把輸入輸出變量列表，以備編程時使用。表內(nèi)把輸入輸出變量列表，以備編程時使用。表內(nèi)應將模板端子地址號與信息名稱一一對應

6、。應將模板端子地址號與信息名稱一一對應。Page: 6/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）3系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計3）繪制）繪制I/O口連接圖口連接圖,作出安裝接線圖。作出安裝接線圖。4）系統(tǒng)控制軟件的設計）系統(tǒng)控制軟件的設計 設計梯形圖、程序清單、控制系統(tǒng)流程圖。設計梯形圖、程序清單、控制系統(tǒng)流程圖。5) 設計控制臺設計控制臺(柜柜)。6) 編制控制系統(tǒng)的技術文件。編制控制系統(tǒng)的技術文件。 說明書、電器圖及電器元件明細表等。說明書、電器圖及電器元件明細表等。Page: 7/33第11章

7、 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）三、三、PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟控制系統(tǒng)設計的一般步驟1) 根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。2) 根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入輸根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入輸出設備。出設備。3) 選擇選擇PLC，分配，分配IO的點，列出的點，列出IO分分配表，設計配表，設計PLC外部連接圖。外部連接圖。4) 進行進行PLC程序設計，同時可進行控制臺程序設計，同時可進行控制臺(柜柜)的設計和現(xiàn)場施工。的設計和現(xiàn)場施工。5) 輸入并調(diào)試程序

8、輸入并調(diào)試程序 6) 程序固化程序固化Page: 8/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）Page: 9/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）第二節(jié)第二節(jié) PLC的硬件設計的硬件設計 一、可編程控制器的選擇一、可編程控制器的選擇 (一一) 機型的選擇機型的選擇1 結構合理、機型統(tǒng)一結構合理、機型統(tǒng)一1）單體控制的小系統(tǒng)）單體控制的小系統(tǒng) 2）慢過程大系統(tǒng)）慢過程大系統(tǒng)3）實

9、時控制快速系統(tǒng)）實時控制快速系統(tǒng)4）整體式）整體式PLC 與模塊式與模塊式PLC。Page: 10/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）功能與任務相適應功能與任務相適應 低檔小型機低檔小型機 中高檔中高檔PLC 分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)根據(jù)是否在線編程要求選擇機型根據(jù)是否在線編程要求選擇機型Page: 11/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版） （二）（二）PLC容量的

10、選擇容量的選擇1 1輸入輸出輸入輸出( (I IO O) )點數(shù)的估算點數(shù)的估算為控制的要求而增加的一些開關、為控制的要求而增加的一些開關、按鈕或報警的信號，例如，增加總的供按鈕或報警的信號，例如，增加總的供電開關，為手動需要而增加的手動自動電開關，為手動需要而增加的手動自動開關，為連鎖需要設置的連鎖、非連鎖開關，為連鎖需要設置的連鎖、非連鎖開關等。根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，增加開關等。根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，增加10102020的可擴展余量后就得到輸入輸出點的可擴展余量后就得到輸入輸出點數(shù)的估計點數(shù)。數(shù)的估計點數(shù)。 Page: 12/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教

11、育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）序序號號設備元件名設備元件名稱稱輸輸入入輸出輸出總點數(shù)總點數(shù)序號序號設備元件名稱設備元件名稱輸入輸入輸出輸出總點數(shù)總點數(shù)1 1按鈕開關按鈕開關1 11 11212波段開關波段開關(N(N段段) )N NN N2 2行程開關行程開關1 11 11313直流電機直流電機( (單向運行單向運行) )9 96 615153 3接近開關接近開關1 11 11414直流電機直流電機( (可逆運行可逆運行) )12128 820204 4位置開關位置開關2 22 21515變極調(diào)速電機變極調(diào)速電機( (單向單向) )5 53 38 85

12、 5撥碼開關撥碼開關4 44 41616變極調(diào)速電機變極調(diào)速電機( (可逆）可逆）6 64 410106 6單電控電磁單電控電磁閥閥2 21 13 31717籠式電機籠式電機( (單向單向) )4 41 15 57 7雙電控電磁雙電控電磁閥閥3 32 25 51818籠式電機籠式電機( (可逆可逆) )6 64 410108 8比例式電磁比例式電磁閥閥3 35 58 81919籠式電機籠式電機( (星三角起動星三角起動) )4 43 37 79 9光電管開關光電管開關2 22 22020繞線轉子電機繞線轉子電機( (單向單向) )3 34 47 71010風機風機1 11 12121繞線轉子電

13、機繞線轉子電機( (可逆可逆) )4 45 59 91111信號燈信號燈1 11 1表表11-1 輸入輸出點數(shù)統(tǒng)計參考表輸入輸出點數(shù)統(tǒng)計參考表 Page: 13/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版） 2存儲器容量的估算。存儲器容量的估算。 3IO模塊的選用模塊的選用 （1）數(shù)字量輸入模塊）數(shù)字量輸入模塊 選擇電壓等級選擇電壓等級/選擇模塊密度選擇模塊密度 /門坎門坎電平等電平等 （2）數(shù)字量輸出模塊）數(shù)字量輸出模塊輸出方式輸出方式 輸出負載的選擇輸出負載的選擇輸出輸出功率的選擇功率的

14、選擇等等 Page: 14/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版） （3）模擬量輸入模塊）模擬量輸入模塊電信號的輸入范圍與數(shù)值對應電信號的輸入范圍與數(shù)值對應關系循環(huán)時間外部連接方式關系循環(huán)時間外部連接方式 采采樣時的抗干擾等樣時的抗干擾等（4）模擬量輸出模板）模擬量輸出模板Page: 15/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）自動運行方式：控制系統(tǒng)的主要運行方式自動運行方式：

15、控制系統(tǒng)的主要運行方式,由操作由操作 人員按下起動按鈕后，控制器自動人員按下起動按鈕后，控制器自動起動系統(tǒng)。起動系統(tǒng)。半自動運行方式，即系統(tǒng)的起動或運行過半自動運行方式，即系統(tǒng)的起動或運行過程中的某些步驟需要人工干預方可進行下去。程中的某些步驟需要人工干預方可進行下去。半自動方式多半用于檢測手段不完善而需半自動方式多半用于檢測手段不完善而需要人工判斷或某些設備不具備自控條件而需要人工判斷或某些設備不具備自控條件而需要人工干涉的場合。要人工干涉的場合。手動運行方式，用于設備調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)整手動運行方式，用于設備調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)整和緊急情況的控制方式，因此它是自動運行和緊急情況的控制方式，因此它是自動運

16、行方式的輔助方式。方式的輔助方式。二、決定運行方式二、決定運行方式Page: 16/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）1.可編程序控制器系統(tǒng)供電設計與配置可編程序控制器系統(tǒng)供電設計與配置三、系統(tǒng)的供電和接地三、系統(tǒng)的供電和接地Page: 17/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）2接地處理接地處理 數(shù)字地數(shù)字地: 是各種開關信號，數(shù)字信號的零電是各種開關信號，數(shù)字信號的零

17、電位。位。 模擬地模擬地: 是模擬信號的零電位，是模擬信號是模擬信號的零電位，是模擬信號精密電源的零電位。精密電源的零電位。 信號地信號地: 通常是指一般傳感器的地。通常是指一般傳感器的地。 交流地交流地: 交流供電電源的交流供電電源的N線，它通常又是線，它通常又是產(chǎn)生噪聲的主要地方。產(chǎn)生噪聲的主要地方。Page: 18/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版） 直流地直流地: 它是直流電源標準電壓起點，在非它是直流電源標準電壓起點，在非浮空的直流電源，就把它作為地線，浮空的直流電源，就

18、把它作為地線，N就是就是接地的連接。接地的連接。 屏蔽地屏蔽地: 一般為防止靜電，電磁感應而設置一般為防止靜電，電磁感應而設置的外殼或金屬絲網(wǎng)，為了消除殼或網(wǎng)上的外殼或金屬絲網(wǎng)，為了消除殼或網(wǎng)上 保護地保護地: 一般指機器、設備外殼或裝在機械一般指機器、設備外殼或裝在機械與設備內(nèi)的獨立器件的外殼，外殼要與其與設備內(nèi)的獨立器件的外殼，外殼要與其內(nèi)部絕緣，外殼接地用以保護人身安全和內(nèi)部絕緣，外殼接地用以保護人身安全和防護設備漏電，保護地必須是良好的接地防護設備漏電，保護地必須是良好的接地。Page: 19/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教

19、材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版） 一點接地或多點接地一般情況下，高頻電路應就一點接地或多點接地一般情況下，高頻電路應就近多點接地，低頻電路應一點接地?？删幊绦蚩亟帱c接地，低頻電路應一點接地?？删幊绦蚩刂破飨到y(tǒng)組成控制系統(tǒng)時，常用一點接地。制器系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)時，常用一點接地。 將屏蔽地、保護地各自獨立的接到接地銅排上。將屏蔽地、保護地各自獨立的接到接地銅排上。在控制系統(tǒng)中，為了減少信號的電容耦合噪聲，在控制系統(tǒng)中，為了減少信號的電容耦合噪聲，要采用多種屏蔽措施，屏蔽結構最終有統(tǒng)一出頭要采用多種屏蔽措施，屏蔽結構最終有統(tǒng)一出頭地點。為解決電場屏蔽分布電容問題，屏蔽地接地

20、點。為解決電場屏蔽分布電容問題，屏蔽地接入大地。入大地。 模擬信號地和屏蔽地、模擬地的接法十分重要，模擬信號地和屏蔽地、模擬地的接法十分重要，每個商家在提供可編程序控制器的模擬時，都有每個商家在提供可編程序控制器的模擬時，都有許多嚴格的連接方法規(guī)則。許多嚴格的連接方法規(guī)則。Page: 20/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）第三節(jié)第三節(jié) PLC的軟件設計的軟件設計可編程控制器的軟件可分為系統(tǒng)軟件和可編程控制器的軟件可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類型。系統(tǒng)軟件存貯在可編程應用軟件兩大類

21、型。系統(tǒng)軟件存貯在可編程控制器的控制器的ROM、PROM和和EPROM存貯器中。存貯器中。是對用戶不透明的軟件。是對用戶不透明的軟件。編程系統(tǒng)軟件：編程系統(tǒng)軟件：用戶編制實用程序所采用系統(tǒng)用戶編制實用程序所采用系統(tǒng)提供編程語言工具。提供編程語言工具。編程語言：編程語言：一般有一般有4種，即梯形圖語言、功能種，即梯形圖語言、功能圖語言、助記符語言和高級語言圖語言、助記符語言和高級語言。一、系統(tǒng)軟件一、系統(tǒng)軟件Page: 21/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）二、二、PLC系統(tǒng)應用軟

22、件的設計系統(tǒng)應用軟件的設計PLC系統(tǒng)應用程序設計的設計步驟：系統(tǒng)應用程序設計的設計步驟：1制定設備運行方案制定設備運行方案 根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分析輸入、輸出與各種操根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分析輸入、輸出與各種操作之間的邏輯關系，確定需要檢測的量和控制的方法。作之間的邏輯關系，確定需要檢測的量和控制的方法。設計出系統(tǒng)中各設備的操作內(nèi)容和操作順序。據(jù)此繪設計出系統(tǒng)中各設備的操作內(nèi)容和操作順序。據(jù)此繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。件。2制定系統(tǒng)的抗干擾措施制定系統(tǒng)的抗干擾措施根據(jù)現(xiàn)場工作環(huán)境、干擾源的性質(zhì)、采樣信號的根據(jù)現(xiàn)場工作環(huán)境、干

23、擾源的性質(zhì)、采樣信號的特點，綜合制定系統(tǒng)的硬件和軟件的抗干擾措施。如特點，綜合制定系統(tǒng)的硬件和軟件的抗干擾措施。如硬件濾波，軟件濾波。硬件濾波，軟件濾波。Page: 22/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）3編制程序編制程序根據(jù)被控對象的輸入輸出信號、所選定的根據(jù)被控對象的輸入輸出信號、所選定的PLC型號，分配型號，分配PLC的硬件資源，為梯形圖中的的硬件資源，為梯形圖中的各種繼電器或接點進行編號，用梯形圖編程。各種繼電器或接點進行編號，用梯形圖編程。4程序測試程序測試 將程序輸入

24、將程序輸入PLC的用戶存貯器中，程序進行調(diào)的用戶存貯器中，程序進行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止；控制臺試和修改，直到滿足要求為止；控制臺(柜柜)及現(xiàn)及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調(diào)試。如不滿足場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調(diào)試。如不滿足要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足要要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。編制技術文件，交付使用。求為止。編制技術文件，交付使用。Page: 23/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）編程相關問題：編程相關問題： PLC的的I/O端點

25、的分配方法。每一個傳感器或開關端點的分配方法。每一個傳感器或開關輸入對應一個輸入對應一個PLC確定的輸入點，每一個負載對應確定的輸入點，每一個負載對應一個一個PLC確定的輸出點。外部按鈕（包括起動和停確定的輸出點。外部按鈕（包括起動和停車）可使用常開或常閉觸頭，一般常開觸頭使用較車）可使用常開或常閉觸頭，一般常開觸頭使用較多。多。 輸出繼電器的使用方法。輸出繼電器的使用方法。PLC在寫輸出階段要將輸在寫輸出階段要將輸出映像寄存器的內(nèi)容送至輸出點出映像寄存器的內(nèi)容送至輸出點Q，繼電器輸出方，繼電器輸出方式，式，PLC的繼電器觸頭要動作。所以輸出端不帶負的繼電器觸頭要動作。所以輸出端不帶負載時，控制線圈應使用內(nèi)部繼電器載時，控制線圈應使用內(nèi)部繼電器M或其他線圈，或其他線圈，盡可能不要使用輸出繼電器盡可能不要使用輸出繼電器Q的線圈。的線圈。Page: 24/33第11章 可編程控制器控制系統(tǒng)設計普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材普通高等教育智能建筑規(guī)劃教材建筑電氣控制技術建筑電氣控制技術 （第（第2 版）版）第四節(jié)第四節(jié) 基本程序的編制基本程序的編制 1.多重輸入電路多重輸入電路Page: