6ES7 214-1BD23-0XB8

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S7-300系列PLC应用系统设计

PLC应用系统设计的内容和步骤

PLC应用系统的硬件设计

PLC应用系统的软件设计

PLC应用系统设计实例

PLC应用系统设计的内容和步骤

系统设计的原则与内容

1．设计原则

(1) 较大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求；

(2) 在满足控制要求的前提下，力求简单、经济，操作方便；

(3) 保证控制系统工作安全可靠；

(4) 考虑到今后的发展改进，应适当留有进一步扩展的余地。

2．设计内容

(1) 拟定控制系统设计的技术条件，它是整个设计的依据；

(2) 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；

(3) 选定PLC的型号；

(4) 编制PLC的输入输出分配表或绘制输入输出端子接线图；

(5) 根据系统要求编写软件说明书，然后再进行程序设计；

(6) 重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；

(7) 设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；

(8) 编写设计说明书和使用说明书。

系统设计和调试的主要步骤

1．深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求

2．确定IO设备，常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

3．选择合适的PLC类型， 根据已确定的用户IO设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型。

4．分配IO点，编制出输入输出端子的接线图。

5．设计应用系统梯形图程序，这一步是整个应用系统设计较核心的工作。

6．将程序输入PLC，当使用计算机上编程时，可将程序下载到PLC中。

7．进行软件测试，在将PLC连接到现场设备上之前，必须进行软件测试，以排除程序中的错误。

8．应用系统整体调试，在PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试。调试中发现的问题要逐一排除，直至调试成功。

9．编制技术文件， 系统技术文件包括功能说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图等。

PLC选型

在满足控制要求的前提下，选型时应选择的性能价格比，具体应考虑以下几点。

1．性能与任务相适应

2．PLC的处理速度应满足实时控制的要求

3．PLC应用系统结构合理、机型系列应统一

4．在线编程和离线编程的选择

PLC容量估算

PLC容量包括两个方面：一是IO的点数，二是用户存储器的 容量。

1．IO点数的估算

根据功能说明书，可统计出PLC系统的开关量IO点数及模拟量IO通道数，以及开关量和模拟量的信号类型。应在统计后得出IO总点数的基础上，增加10％～15％的裕量。选定的PLC机型的IO能力极限值必须大于IO点数估算值，并应尽量避免使PLC能力接近饱和，一般应留有30％左右的裕量。

2. 存储器容量估算

用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如IO点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略的估算。根据经验，每个IO点及有关功能器件占用的内存大致如下：

所需存储器容量(KB)＝(1～1.25)×(DI×10＋DO×8＋AIO×100＋CP×300)1024

其中：DI为数字量输入总点数；DO为数字量输出总点数；AIAO为模拟量IO通道总数；CP为通信接口总数。

IO模块的选择

1．开关量输入模块的选择

PLC的输入模块用来检测来自现场(如按钮、行程开关、温控开关、压力开关等)电平信号，并将其转换为PLC内部的低电平信号。开关量输入模块按输入点数分，常用的有8点、12点、16点、32点等；按工作电压分，常用的有直流5 V、12 V、24 V，交流110 V、220 V等选择输入模块主要应考虑以下两点：

(1) 根据现场输入信号(如按钮、行程开关)与PLC输入模块距离的远近来选择电压的高低。一般，24 V以下属低电平，其传输距离不宜太远。如12 V电压模块一般不**过10 m，距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。

(2) 高密度的输入模块，如32点输入模块，允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般，同时接通的点数不得**过总输入点数的60％。

；按外部接线方式又可分为汇点输入、分隔输入等。

2．开关量输出模块的选择

输出模块的任务是将PLC内部低电平的控制信号转换为外部所需电平的输出信号，驱动外部负载。输出模块有三种输出方式：继电器输出、双向可控硅输出和晶体管输出。

1) 输出方式的选择

继电器输出价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承受瞬间过电压和过电流的能力较强，且有隔离作用。但继电器有触点，寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交直流负载。当驱动电感性负载时，较大开闭频率不得**过1 Hz。

晶闸管输出(交流)和晶体管输出(直流)都属于无触点开关输出，适用于通断频繁的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生较高的反压，必须采取抑制措施

2) 输出电流的选择

模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较大，输出模块不能直接驱动，则应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载，考虑到接通时有冲击电流，故要留有足够的裕量。

3) 允许同时接通的输出点数

在选用输出模块时，还要看整个输出模块的满负荷能力，如OMRON公司的CQM1-OC222是16点输出模块，每个点允许通过电流2 A(AC250 VDC24 V)。但整个模块允许通过的较大电流仅8 A。

分配输入输出点

一般输入点与输入信号、输出点与输出控制是一一对应的；在个别情况下，也有两个信号用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线(如两个触点先串联或并联)，然后再接到输入点。

1. 明确IO通道范围

不同型号的PLC，其输入输出通道的范围是不一样的，应根据所选PLC型号，弄清相应的IO点地址的分配。