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時(shí)間：2023-03-16作者：潯之漫智控技術(shù)(上海)有限公司瀏覽：41

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西門子PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟

任何一個(gè)控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的工藝要求，并提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。PLC自動(dòng)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(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)內(nèi)容。

PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為單機(jī)設(shè)計(jì)、群機(jī)(生產(chǎn)線)設(shè)計(jì)和過(guò)程控制設(shè)計(jì)。單機(jī)設(shè)計(jì)指PLC僅用于單臺(tái)設(shè)備的控制系統(tǒng)，這是目前應(yīng)用廣泛的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，大都為開(kāi)關(guān)量邏輯控制。對(duì)初學(xué)PLC的人來(lái)說(shuō)，單機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)很好的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的切入口。群機(jī)設(shè)計(jì)涉及多臺(tái)設(shè)備之間的互動(dòng)關(guān)系，比單機(jī)要復(fù)雜一些。而過(guò)程控制則是一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)過(guò)程的控制、控制系統(tǒng)大而復(fù)雜，涉及的PLC應(yīng)用知識(shí)當(dāng)廣，一般來(lái)說(shuō)，不是一個(gè)人所能單獨(dú)完成的。下面對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)討論主要針對(duì)單機(jī)和群機(jī)設(shè)計(jì)而言。







1. PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

PLC 控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)控制對(duì)象的自動(dòng)化要求為前提，以保證系統(tǒng)安全為準(zhǔn)則，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量為宗旨，因而在設(shè)計(jì)中要遵循以下原則：

(1)大限度地滿足被控對(duì)象的要求。

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

(2)確?？刂葡到y(tǒng)、操作人員及生產(chǎn)設(shè)備的安全。

保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重要原則。設(shè)計(jì)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(cuò)誤等)也能。

(3)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠且維護(hù)方便。

投入產(chǎn)出比是衡量控制系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。因此，在滿足控制要求的前提下，在保安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的原則下，應(yīng)注意系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡可能降低工程成本、使用成本和維護(hù)成本，不要盲目地追求高指標(biāo)和高度自動(dòng)化。

(4)留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。

由于技術(shù)不斷地發(fā)展，控制系統(tǒng)要求也會(huì)發(fā)生改變。因此，考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改，對(duì)所采用的PLC、I/O模塊、內(nèi)存容量都要適當(dāng)留有余地。

2. PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟如下所述。

1)分析控制要求

這一點(diǎn)是重要的一步，是全部設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，首先要深入了解、詳細(xì)分析、認(rèn)真研究被控對(duì)象(設(shè)備、生產(chǎn)線或者生產(chǎn)過(guò)程)的工藝流程、工藝參數(shù)及控制任務(wù)。在許多情況下，客戶提供的控制要求都比較簡(jiǎn)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(méi)有提及。例如，應(yīng)具備的操作方式(手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)、斷續(xù)等)、各種保護(hù)(斷電、過(guò)載、誤操作等)、PLC與其他智能設(shè)備(變頻器，溫控儀等)之間的關(guān)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(shè)計(jì)人員去補(bǔ)充。

在分析控制要求時(shí)，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須與工藝、機(jī)械等方面的工程技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)操作人員密切配合，共同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)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(jié)合機(jī)械機(jī)構(gòu)及裝置則可事半功倍。同樣，也不要追求現(xiàn)場(chǎng)操作越簡(jiǎn)單越好，適當(dāng)?shù)牟僮魇侄瓮瑯訒?huì)簡(jiǎn)化PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

如果改造舊設(shè)備，還要仔細(xì)閱讀原使用說(shuō)明書和電器原理圖等技術(shù)資料，要詳細(xì)了解被控對(duì)象的全部功能，如機(jī)械部件的動(dòng)作順序、動(dòng)作條件和必要的保護(hù)。設(shè)備內(nèi)部的機(jī)械、氣動(dòng)、液壓、儀表及電氣系統(tǒng)之間的關(guān)系，有哪些控制方式、需要顯示哪些物理量和顯示方式等。

對(duì)控制要求進(jìn)行詳細(xì)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(fù)較少，能夠做到一步到位。

2)確定PLC控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成

在充分對(duì)控制要求分析的基礎(chǔ)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(jù) PLC 的輸入量、輸出量的點(diǎn)數(shù)和類型來(lái)確定PLC的型號(hào)和相應(yīng)特殊模塊。

確定系統(tǒng)輸入元件(按鈕、行程開(kāi)關(guān)、傳感有源開(kāi)關(guān)、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(hào)。在選擇這些元器件時(shí)，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(jià)格較低就是好的，具體的選擇方法可以參考有關(guān)手冊(cè)資料。

3)PLC的用戶程序設(shè)計(jì)

用戶程序設(shè)計(jì)又稱PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。上面的兩個(gè)步驟基本上都是為用戶程序設(shè)計(jì)準(zhǔn)備的。關(guān)于用戶程序設(shè)計(jì)的進(jìn)一步說(shuō)明見(jiàn)5.5.2節(jié)PLC用戶程序設(shè)計(jì)。

4)PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試

當(dāng)PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)完畢后，并不能馬上投入運(yùn)行，還需要經(jīng)過(guò)模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，這是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。任何環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)很難說(shuō)不經(jīng)過(guò)調(diào)試就能使用，只要通過(guò)調(diào)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(guò)調(diào)試才能后確定用戶程序和外部控制回路的正確性。關(guān)于PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試詳見(jiàn)5.5.3節(jié)。待調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題解決后才能正式投入運(yùn)行。

5)編寫技術(shù)文件

PLC控制系統(tǒng)交付使用并穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，可以根據(jù)終整理出完整的技術(shù)文件，并提供給客戶，以便在今后使用。一般來(lái)說(shuō)，技術(shù)文件包括以下內(nèi)容。

控制系統(tǒng)的使用說(shuō)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(jī)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)。










6ES7211-1BE40-0XB0	CPU 1211C   AC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7211-1AE40-0XB0	CPU 1211C   DC/DC/DC,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7211-1HE40-0XB0	CPU 1211C   DC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7212-1BE40-0XB0	CPU 1212C   AC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7212-1AE40-0XB0	CPU 1212C   DC/DC/DC,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7212-1HE40-0XB0	CPU 1212C   DC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7214-1BG40-0XB0	CPU 1214C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI
6ES7214-1AG40-0XB0	CPU 1214C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI
6ES7214-1HG40-0XB0	CPU 1214C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI
6ES7215-1BG40-0XB0	CPU 1215C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO
6ES7215-1AG40-0XB0	CPU 1215C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO
6ES7215-1HG40-0XB0	CPU 1215C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO
6ES72171AG400XB0	CPU 1217C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO





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