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時間：2023-06-20

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西門子PLC控制系統(tǒng)設計原則與步驟

任何一個控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)對被控對象的工藝要求，并提高生產效率和保證產品質量。PLC自動化控制系統(tǒng)和其他控制系統(tǒng)一樣，都必須遵循一定的設計原則、設計步驟和設計內容。

PLC 控制系統(tǒng)設計分為單機設計、群機(生產線)設計和過程控制設計。單機設計指PLC僅用于單臺設備的控制系統(tǒng)，這是目前應用廣泛的控制系統(tǒng)設計，控制系統(tǒng)相對比較簡單，大都為開關量邏輯控制。對初學PLC的人來說，單機設計是一個很好的PLC控制系統(tǒng)設計的切入口。群機設計涉及多臺設備之間的互動關系，比單機要復雜一些。而過程控制則是一個生產系統(tǒng)過程的控制、控制系統(tǒng)大而復雜，涉及的PLC應用知識當廣，一般來說，不是一個人所能單獨完成的。下面對 PLC 控制系統(tǒng)的設計討論主要針對單機和群機設計而言。

1. PLC控制系統(tǒng)設計原則

PLC 控制系統(tǒng)以實現(xiàn)控制對象的自動化要求為前提，以保證系統(tǒng)安全為準則，以提高生產效率和產品質量為宗旨，因而在設計中要遵循以下原則：

(1)大限度地滿足被控對象的要求。

充分發(fā)揮PLC的控制功能，大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，也是設計中重要的一條原則。

(2)確?？刂葡到y(tǒng)、操作人員及生產設備的安全。

保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計系統(tǒng)的重要原則。設計必須考慮正常情況下，還必須考慮非正常情況下(如突然斷電，突然斷電再上電，人工操縱錯誤等)也能。

(3)力求簡單、經濟、實用、可靠且維護方便。

投入產出比是衡量控制系統(tǒng)的一個重要指標。因此，在滿足控制要求的前提下，在保安全、可靠和穩(wěn)定運行的原則下，應注意系統(tǒng)設計盡可能降低工程成本、使用成本和維護成本，不要盲目地追求高指標和高度自動化。

(4)留有適當的發(fā)展余地。

由于技術不斷地發(fā)展，控制系統(tǒng)要求也會發(fā)生改變。因此，考慮生產的發(fā)展和工藝的改，對所采用的PLC、I/O模塊、內存容量都要適當留有余地。

2. PLC控制系統(tǒng)設計步驟和內容

PLC控制系統(tǒng)設計步驟如下所述。

1)分析控制要求

這一點是重要的一步，是全部設計的基礎。在設計控制系統(tǒng)時，首先要深入了解、詳細分析、認真研究被控對象(設備、生產線或者生產過程)的工藝流程、工藝參數及控制任務。在許多情況下，客戶提供的控制要求都比較簡單、抽象，許多意外情況的緊急處理和一般情況下所要完成的操作處理可能沒有提及。例如，應具備的操作方式(手動、自動、半自動、斷續(xù)等)、各種保護(斷電、過載、誤操作等)、PLC與其他智能設備(變頻器，溫控儀等)之間的關系，各種顯示方式(指示燈、文本顯示、觸摸屏等)等，這都需要PLC控制系統(tǒng)設計人員去補充。

在分析控制要求時，PLC控制系統(tǒng)設計人員必須與工藝、機械等方面的工程技術人員和現(xiàn)場操作人員密切配合，共同解決設計中出現(xiàn)的問題。某些控制要求，如果單純用PLC控制系統(tǒng)去解決，可能難度較大，成本較高，而結合機械機構及裝置則可事半功倍。同樣，也不要追求現(xiàn)場操作越簡單越好，適當的操作手段同樣會簡化PLC控制系統(tǒng)的設計。

如果改造舊設備，還要仔細閱讀原使用說明書和電器原理圖等技術資料，要詳細了解被控對象的全部功能，如機械部件的動作順序、動作條件和必要的保護。設備內部的機械、氣動、液壓、儀表及電氣系統(tǒng)之間的關系，有哪些控制方式、需要顯示哪些物理量和顯示方式等。

對控制要求進行詳細了解分析是做好PLC控制系統(tǒng)的一步，且是重要的一步。做好這一步，下面的工作將變得比較容易且反復較少，能夠做到一步到位。

2)確定PLC控制系統(tǒng)的硬件結構組成

在充分對控制要求分析的基礎上，就要確定 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成及元器件的選擇。

首先是選擇合適的 PLC，一般情況是根據 PLC 的輸入量、輸出量的點數和類型來確定PLC的型號和相應特殊模塊。

確定系統(tǒng)輸入元件(按鈕、行程開關、傳感有源開關、傳感器、變送器等)和輸出元件(接觸器、繼電器、電磁閥、指示燈、電鈴、各種控制板等)的品牌、型號。在選擇這些元器件時，一定要以控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性為主，在保證上述三性的前提下，能滿足要求且價格較低就是好的，具體的選擇方法可以參考有關手冊資料。

3)PLC的用戶程序設計

用戶程序設計又稱PLC軟件系統(tǒng)設計。上面的兩個步驟基本上都是為用戶程序設計準備的。關于用戶程序設計的進一步說明見5.5.2節(jié)PLC用戶程序設計。

4)PLC控制系統(tǒng)的調試

當PLC控制系統(tǒng)程序設計完畢后，并不能馬上投入運行，還需要經過模擬調試和現(xiàn)場調試，這是非常重要的一個環(huán)節(jié)。任何環(huán)節(jié)的設計很難說不經過調試就能使用，只要通過調試才能發(fā)現(xiàn)用戶程序和外部控制回路的矛盾之處。只有通過調試才能后確定用戶程序和外部控制回路的正確性。關于PLC控制系統(tǒng)的調試詳見5.5.3節(jié)。待調試中出現(xiàn)的問題解決后才能正式投入運行。

5)編寫技術文件

PLC控制系統(tǒng)交付使用并穩(wěn)定運行一段時間后，可以根據終整理出完整的技術文件，并提供給客戶，以便在今后使用。一般來說，技術文件包括以下內容。

控制系統(tǒng)的使用說明書。

控制系統(tǒng)電氣原理圖(含系統(tǒng)所使用的所有電氣元器件的隨機文件)。

完整的梯形圖文件(I/O地址分配表、PLC配線圖、帶注釋的梯形圖程序)。

其他說明文件。

詞條
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