Class13_PLC系统设计.pptVIP

第13讲：PLC的系统设计 主要内容：介绍PLC模型量单元及PID控制指令；介绍PLC系统设计的一般步骤；可编程控制器的硬件接线图与系统软硬件综合调试方法；可编程控制器系统设计应用实例 目录 一、PLD模拟量单元及PID指令 二、PLC控制系统设计一般步骤 三、PLC控制系统设计实例 小结 一、 PLD模拟量单元及PID指令 以EM235说明模拟量单元的使用，PID调节是传统自动控制中使用最多的调节方式 1.1 EM235模拟单元的使用 1.2 PID指令 1.1 EM235模拟单元的使用 S7-200具有EM231、EM232、EM235三种规格的模拟量输入输出模块，其中EM231是4模拟量输入模块，EM232是2模拟量输出模块，EM235是组合模块，含4个模拟量输入及1个模拟量输出。 校准的实现 内部AD/DA，为12位转换形式。 开关SW1-SW3用于衰减选择，SW4、SW5用于增益选择，SW6用于极性选择。增益、衰减及量程关系为： 满量程输入×衰减×增益＝模拟量输入字中数据所对应的模拟量实际值 输入/输出数据字格式 EM235工作程序编制 设置初始化于程序，在该子程序中完成采样次数的放置及采样和单元清零的工作为外始上作作好准备。 设置模块检测子程序。该子程序检查模块的连接正确性及模块工作的正确性。 设置子程序完成采样及相关的计算工作。 工程所需的有关该模拟量的处理程序。 处理后的模拟量的输出工作。 1.2 PID指令 PID运算是自动控制系统中最常用的回路模拟控制环节，是为提高系统的稳定性和响应特性而进行的调节。在PLC中先将PID参数输入存储器组成回路表，数据离散化采样后再用定时中断计算的方法对数据表进行P1D运算。 PID算法 PID指令回路表 PID举例 有一水箱要保持一定的水位，给水箱里的水以变化的速度流出。这就需要有一个水泵以不同的速度给水箱供水，以维持水位不变，使水箱不断水。 本系统的给定位是水箱满水位的75%时的水位，过程变量由漂浮在水面的水位检测仪给出，输出位是进水泵的速度，可以从允许最大值的0变到100%。 给定值可以预先设定后直接输入列回路表中．过程交量值是来自水位表的单极性模拟量。回路输出值也是—个单极性模拟量，用来控制水泵速度。这两个模拟量的范围是0.0-1.0，分辨率为l/32000(标准化)。 在本系统中，只使用比例和积分控制，其回路增益和时间常数可以通过工程计算初步确定。但还需要进一步调整以达到最优控制效果。初步确定的增益和时间常数为：Kc是0.25；Ts是0.1s；Tl是30min。 系统启动时．关闭出水口，用于动控制水泵速度，使水位达到满水位的75%，然后打开出水口，同时水泵控制从手动方式切换到自动方式。这种切换由一个输入的数字量控制，描述如下：I0.0位控制手动到自动的切换，0代表手动；1代表自动。 当工作在手动控制方式下，可以把水泵速度(0.0一1.0之间的实数)写到VDl08(VDl08是回路表中保存输出的寄存器)。 二、PLC控制系统设计一般步骤 2.1 PLC系统设计一般步骤 ①根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作(动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等)，操作方式(手动、自动、连续、单周期、单步)等。 ②根据控制要求确定所需要的用户输入/输出设备。据此确定PLC的I/O点数。 ③选择PLC。 ④分配PLC的I/O点，设计I/O连接图，这一步也可以结合第②步进行。 ⑤进行PLC程序设计，同时可进行施工设计，如控制台(柜)的设计和现场施工。 2.2 PLC系统设计的几个重要环节 1、控制对象与控制范围的确定 工业控制系统往往是一个综合的控制系统，系统中有的功能可能由机械装置实现，也可能由电气控制装置实现。在电气控制中，有的功能用继电接触器系统实现，有的功能用电子电路实现，有的功能用计算机类控制设备实现。因而在电气控制设计之初，首先要详细分析被控对象、控制过程、工艺流程，并列出控制系统的所有功能和指标要求。然后要在机械控制、继电器控制系统和工业控制计算机系统中作出分工及选择。如果控制对象的工业环境较差，而安全性、可靠性要求特别高，系统工艺复杂，输人输出以开关量为多，常规的继电器、接触器难以实现，或工艺流程要经常变动的控制对象，选用可编程控制器作为主要控制设备是合适的。 控制对象确定后，可编程控制器的控制范围还要进一步确定。一般而言，能够反映生产过程的运行情况、能用传感器进行直接测量的参数，用人工进行控制工作量大、操作复杂、容易出错或者操作过于频繁、人工操作不容易满足工艺要求的，往往由PLC控制。另外些情况，如紧急停车，是由可编程控制器控制还是手动控制、可由具体情况决定。不同控制方式和硬件设计与编程关系密切。 2、PLC的选择 （1）机型选择 （2）