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2024-11-24 08:00:00
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在現代化的工業生產設備中,有大量的數字量及模擬量的控制裝置,例如電機的啟停,電磁閥的開閉,產品的計數,溫度、壓力、流量的設定與控制等,而PLC技術是解決上述問題的有效、便捷的工具,因此PLC在工業控制領域得到了廣泛的應用。下面就PLC工業控制系統設計中的問題進行探討。

2 PLC系統設備選型

PLC主要的目的是控制外部系統。這個系統可能是單個機器,機群或一個生產過程。不同型號的PLC有不同的適用范圍。根據生產工藝要求,分析被控對象的復雜程度,進行I/O點數和I/O點的類型(數字量、模擬量等)統計,列出清單。適當進行內存容量的估計,確定適當的留有余量而不浪費資源的機型(小、中、大形機器)。并且結合市場情況,考察PLC生產廠家的產品及其售后服務、技術支持、網絡通信等綜合情況,選定價格性能比較好的PLC機型。

目前市場上的PLC產品眾多,國外品牌有德國的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美國的GE;韓國的LG等。國產品牌有研華、研祥、合力時等。近幾年,PLC產品的價格有較大的下降,其性價比越來越高。PLC 的選型應從以下幾個方面入手。

2.1 確定PLC 控制系統的規模

依據工廠生產工藝流程和復雜程度確定系統規模的大小??煞譃榇?、中、小三種規模。

小規模PLC控制系統:單機或者小規模生產過程,控制過程主要是條件、順序控制,以開關量為主,并且I/O點數小于128 點。一般選用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。

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LC輸入電路電源一般應采用DC 24V, 同時其帶負載時要注意容量,并作好防短路措施,這對系統供電安全和PLC安全至關重要,因為該電源的過載或短路都將影響PLC的運行,一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍,PLC輸入電路電源支路加裝適宜的熔絲,防止短路。

(2) PLC控制系統的輸出電路設計。依據生產工藝要求,各種指示燈、變頻器/數字直流調速器的啟動停止應采用晶體管輸出,它適應于高頻動作,并且響應時間短;如果PLC 系統輸出頻率為每分鐘6 次以下,應繼電器輸出,采用這種方法,輸出電路的設計簡單,抗 和帶負載能力強。

如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負載,負載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊,為此,對直流感性負載應在其旁邊并接續流二極管,對交流感性負載應并接浪涌吸收電路,可有效保護PLC。舟山西門子授權代理

當PLC掃描頻率為10次/min 以下時,既可以采用繼電器輸出方式,也可以采用PLC輸出驅動中間繼電器或者固態繼電器(SSR),再驅動負載。

對于兩個重要輸出量,不僅在PLC內部互鎖,建議在PLC外部也進行硬件上的互鎖,以加強PLC系統運行的安全性、可靠性。

對于常見的AC220V交流開關類負載,例如交流接觸器、電磁閥等,應該通過DC24V微小型中間繼電器驅動,避免PLC的DO接點直接驅動,盡管PLC手冊標稱具有AC220V交流開關類負載驅動能力

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(3) PLC控制系統的抗 設計。隨著工業自動化技術的日新月異的發展,晶閘管可控整流和變頻調速裝置使用日益廣泛,這帶來了交流電網的污染,也給控制系統帶來了許多 問題,防 是PLC控制系統設計時必須考慮的問題。一般采用以下幾種方式:

隔離:由于電網中的高頻 主要是原副邊繞組之間的分布電容耦合而成,所以建議采用1:1超隔離變壓器,并將中性點經電容接地。

屏蔽:一般采用金屬外殼屏蔽,將PLC系統內置于金屬柜之內。金屬柜外殼可靠接地,能起到良好的靜電、磁場屏蔽作用,防止空間輻射 。

布線:強電動力線路、弱電信號線分開走線,并且要有一定的間隔;模擬信號傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜。

3.2 PLC 控制系統的軟件設計

在進行硬件設計的同時可以著手軟件的設計工作。軟件設計的主要任務是根據控制要求將工藝流程圖轉換為梯形圖,這是PLC應用的關鍵的問題,程序的編寫是軟件設計的具體表現。在控制工程的應用中,良好的軟件設計思想是關鍵,的軟件設計便于工程技術人員理解掌握、調試系統與日常系統維護。

(1) PLC控制系統的程序設計思想。由于生產過程控制要求的復雜程度不同,可將程序按結構形式分為基本程序和模塊化程序。舟山西門子授權代理

基本程序:既可以作為獨立程序控制簡單的生產工藝過程,也可以作為組合模塊結構中的單元程序;依據計算機程序的設計思想,基本程序的結構方式只有三種:順序結構、條件分支結構和循環結構。

模塊化程序:把一個總的控制目標程序分成多個具有明確子任務的程序模塊,分別編寫和調試,后組合成一個完成總任務的完整程序。這種方法叫做模塊化程序設計。我們建議經常采用這種程序設計思想,因為各模塊具有相對獨立性,相互連接關系簡單,程序易于調試修改。特別是用于復雜控制要求的生產過程。

(2) PLC控制系統的程序設計要點。PLC控制系統I/O分配,依據生產流水線從前至后,I/O點數由小到大;盡可能把一個系統、設備或部件的I/O信號集中編址,以利于維護。定時器、計數器要統一編號,不可重復使用同一編號,以確保PLC工作運行的可靠性。

程序中大量使用的內部繼電器或者中間標志位(不是I/O位),也要統一編號,進行分

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