PLC控制

系統設計及應用實例值不值得做？該不該做？如何去做PLC控制系統設計的基本內容設計步驟：1.熟悉被控對象，明確控制要求2.確定系統結構3.硬件和軟件設計4.現場聯機運行軟硬件總調試5．技術文件的整理作為當代工程師，在進行系統設計時不僅要進行專業設計，還要綜合考慮多方面因素，從經濟角度考查值不值得做，從社會角度考慮該不該做。（PLC控制系統設計的基本內容）設計步驟1.熟悉被控對象，明確控制要求首先應深入現場進行調查研究，收集資料分析系統的工藝要求。在1960年冬天，清華大學鄭維敏就帶領著學生，為首鋼300小型軋鋼廠的設計，與廠里的技術工人緊密合作，連續幾個月深入在現場。自動控制及系統工程專家鄭維敏2.確定系統結構確定電氣控制系統是手動、半自動還是自動方式，是單機還是多機控制。確定系統的功能，包括顯示、故障報警、通信和聯網等。選擇PLC的機型和容量，選擇I/O模塊、電源模塊等，輸入設備（按鈕、操作開關、限位開關、傳感器等），輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執行元件）以及由輸出設備驅動的控制對象（電動機、電磁閥等）

，準備好設備元器件清單。PLC選型規模與控制要求相適應2.功能結構與控制要求相適應3.存儲器容量4.輸入、輸出功能及負載能力的選擇5.擴展模塊配置存儲器容量：（1）內存容量指令條數約等于：I/O總點數的10~15倍。（2）也可以綜合考慮內存指令條數約等于：6*I/O總點數+2(T+C)，其中T為定時器個數，C為計數器個數。（3）對于復雜的系統，需要考慮增加內存容量，模擬量通道數*100（字）和通信端口數*300（字）。3.硬件和軟件設計（1）硬件設計硬件設計包括PLC選型，輸入輸出端口配置，電氣電路的設計與安裝。（2）軟件設計對于較復雜的控制系統，需要按功能繪制系統軟件流程圖，設計出梯形圖，編制程序清單。對程序進行模擬調試，并修改程序；對復雜的程序先進行分段調試，然后進行總調試。4.軟硬件總調試數字孿生技術隨著計算機技術的發展，智能制造概念的推進，使用仿真技術在虛擬環境中進行PLC軟硬件的聯調也在推廣中，可以運用數字孿生技術通過虛擬的手段進行調試。5.技術文件的整理技術文件包括：電氣原理圖、程序清單、端口接線圖，位置安裝圖和使用維修說明書等。程序設計方法1.經驗法經驗法是根據設計經驗的典型電路，正確分析控制要求，并確定各控制的關鍵點，這種方法的缺點是軟元件可能會使用較多，程序不夠簡潔。2.模塊法將程序分成幾個控制模塊，比如初始化模塊、手動程序模塊、自動程序模塊、系統演示模塊和故障處理模塊等。通過主程序和子程序的調用實現整個系統的運行。初始化模塊主程序手動子程序自動子程序3.邏輯代數法根據組合邏輯或時序邏輯，將輸出變量的邏輯關系表達式，利用邏輯代數的基本定律和運算法則，根據表達式寫出梯形圖。這種編程方法，邏輯關系清楚，程序簡潔。4.圖解法圖解法是通過繪制時序圖、流程圖、波形圖等設計方法，例如交通燈控制電路先繪制出時序圖，然后編寫梯形圖。邏輯代數法：時序圖：5.狀態轉移法對于較為復雜的加工程序，將控制過程分成若干個狀態，并可以使用分支結構，繪制狀態轉移流程圖，適合采用狀態轉移法編程。6.翻譯法翻譯法是將繼電器的控制電路原理圖直接翻譯成梯形圖，對于熟悉機電控制的人員常在技術改造中使用這種方法。X001X000X000X002Y002Y001Y002Y002Y001Y001SBSB1SB2KM1KM2KM2KM1KM2KM1梯形圖電路圖狀態轉移圖程序設計的原則1.可讀性（1）增加程序注釋，程序塊注釋。包括每塊程序的注釋，關鍵段代碼的用途注釋，I/O變量和中間變量的注釋。（2）設計的程序流程要清晰，注意模塊化設計。（3）輸入輸出端口有規律，便于記憶與理解。（4）程序在設計時就對調試留有一定的余地，在調試完再進行刪減整理。2.簡單性程序設計使用標準化的程序框架，經常使用的功能，可以做成子模塊，多次調用。3.可靠性在設計時要考慮到急停、過載、超限、超時等情況，另外也要對非正常工作條件（如臨時停電）或非法操作（如一些按鈕不按順序按，或同時按若干按鈕），對非正常工作條件的出現，可以通過增加聯鎖等方式，使程序不會因為誤操作出錯，也可以增加一段程序用于處理誤操作情況，回到正常的程序。4.方便性在輸入輸出的設計中，以用戶為中心，輸入操作考慮方便用戶的設計，使用按鈕、旋鈕等方式，避免復雜不容易理解的設計；輸出采用指示燈、數碼管、觸摸屏等方式，讓用戶掌握運行的流程。5.擴展性在使用時可能會需要擴展功能，因此設計時在硬件和軟件有考慮到擴展性。硬件上留出足夠的余量，包括I/O端口以及通道口，軟件上在編寫的時把手動、自動和半自動調試方式預留好。6.報警和故障處理對工業現場中可能出現的情況，在設計時要設置聲光等方式進行報警。故障處理時設置手動處理和自動處理，程序設置總復位功能，便于在設備出現故障情況下盡快恢復設備正常工作。以用戶為中心，精益求精全自動洗衣機程序設計全自動洗衣機的控制要求：按電源按鈕啟動按標準洗滌按鈕進水

正反轉洗滌

排水

脫水整個洗滌過程循環3次蜂鳴器響3s后停機其中：正反轉洗滌是正轉2s

停1s

反轉2s

停1s，共循環三次采用模塊法邏輯代數法主控指令方法輸入輸出分配表模塊法使用三個子程序分別實現：正反轉洗滌排水脫水蜂鳴器報警主程序調用正反轉子程序洗滌三次子程序主程序調用脫水子程序邏輯代數法進水電磁閥YOOO邏輯表達式：當按下X001按鈕時啟動，當洗完一次脫水定時器T5時間到啟動，停止條件是進水水位X002達到以及按下停止按鈕X010。正轉電機YOO2邏輯表達式進水水位達到X002時啟動，當正反轉一次后M1標志位接通時啟動，停止條件是定時器T1接通，正反轉三次C0。采用主控嵌套結構采用三層主控嵌套結構實現洗衣機的控制程序。將從進水開始的洗滌大循環作為第一層主控結構，當按停止按鈕X010跳出主控；標準洗滌作為第二層主控結構正反轉一次為第三層主控結構采用主控嵌套結構采用三層主控嵌套結構實現洗衣機的控制程序。將從進水開始的洗滌大循環作為第一層主控結構，當按停止按鈕X010跳出主控；標準洗滌作為第二層主控結構正反轉一次為第三層主控結構水箱水位控制程序設計水箱水位控制程序設計典型的過程控制系統采用PLC實現PID控制器，需要進行A/D轉換，變成數字量送到PID控制器進行控制運算，運算結果通過D/A轉換送回到控制被控對象。其中：KP為比例增益，Td為微分放大系數，Ti為積分時間常數。ev(t)為誤差信號，是sv(t)設定值與pv(t)測量值的差，ev(t)=sv(t)-pv(t)其中：D是輸出值的數據寄存器，對應MV；S1對應SV是目標值的數據寄存器，S2對應PV是測量值的數據寄存器，S3是參數的數據寄存器，參數占有S3開始的28個數據寄存器。PID控制指令PID參數1.A/D轉換使用FX3U-4AD模塊實現A/D，A/D模塊為單元號0。采用通道1電壓輸入，通道2、3、4不用。2.PID控制PID控制的輸出存放在D2中放大8倍后，送到D30。PID轉換PID參數設置3.D/A轉換使用FX3U-4DA模塊