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第4章 S7-200 PLC的系统设计与应用 4.1 系统设计方法 1.系统设计的原则 任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象的要求，以提高生产效率和产品质量。在可编程序控制器的系统设计时也应该把这个问题放到首位。PLC系统设计应当遵循以下原则。 （1）满足要求 最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计控制系统的首要前提。这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究。收集控制现场的资料，收集控制过程中有效的控制经验，收集与本控制系统有关的先进的国内、国外资料，进行系统设计。同时要注意要和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场工程操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。 （2）安全可靠 控制系统长期运行中能否达到安全、可靠、稳定，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计要考虑控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行。为了能达到这一点，要求在系统设计上，器件选择上，软件编程上要全面考虑。比如说，在硬件和软件的设计上应该保证PLC程序不仅在正常条件下能正确运行，而且在一些非正常情况下（如突然掉电再上电，按钮按错），也能正常工作。程序能接受并且只能接受合法操作，对非法操作程序能予以拒绝等等。 （3）经济实用 经济运行也是系统设计的一项重要原则。一个新的控制工程固然能提高产品的质量，提高产品的数量，从而为工程带来巨大的经济效益和社会效益。但是，新工程的投入、技术的培训、设备的维护也会导致工程的投入和运行资金的增加。在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求，不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护即方便又低成本。 （4）适应发展 社会在不断地前进，科学在不断地发展，控制系统的要求也一定会不断地在提高、不断地在完善。因此，在控制系统的设计时要考虑到今后的发展、完善。这就要求在选择PLC机型和输入/输出模块要能适应发展的需要，要适当留有余量。 2 系统设计的内容 (1)选择机型 目前，可编程序控制器产品种类繁多，同一个公司生产出的PLC也常常推出系列产品。这需要用户去选择最适合自己要求的产品。正确选择产品中，首要的是选定机型。 根据系统类型选择机型 从选机型的角度看，控制系统可以分成单体控制小系统、慢过程大系统和快速控制大系统。这些系统在PLC的选型上是有区别的。 ·单体控制的小系统：这种系统一般使用一台可编程序控制器就能完成控制要求，控制对象常常是一台设备或多台设备中的一个功能。如对原有系统的改造、完善或改进原有设备的某方面功能等等。这种系统对可编程序控制器间的通信问题要求不高，甚至没有要求。但有时功能要求全面，容量要求变化大，有些还要与原设备系统的其它机器连接。对这类系统的机型选择要注意三种情况。 一是设备集中，设备的功率较小，如机床。这时需选用局部式结构，低电压高密度输入输出模板。 二是设备分散，设备的功率较大，如料场设备。这时需选用离散式结构，高电压低密度输入输出模板。 三是有专门要求的设备，如飞剪。这时输入输出容量不是关键参数，更重要的是控制速度功能，选用高速计数功能模板。 ·慢过程大系统：对运行速度要求不高但设备间有连锁关系，设备距离远，控制动作多，如大型料场、高炉、码头、大型车站信号控制；也有的设备本身对运行速度要求高，但是部分子系统要求并不高，如大型热连续轧钢厂、冷连续轧钢厂中的辅助生产机组和供油系统、供风系统等。对这一类型对象，一般不选用大型机，因为它编程、调试都不方便，一旦发生故障，影响面也大。一般都采用多台中小机型和低速网相连接。由于现代生产的控制器多为插件式模板结构，它的价格是随输入输出板数和智能模板数的多少决定的。同一种机型输入输出点数少，则价格便宜，反之则贵。所以一般使用网络相连后就不必要选大型机。这样选用每一台中小型可编程序控制器控制一台单体设备，功能简化，程序好编，调试容易，运行中一旦发生故障影响面小，且容易查找。例如东北建筑设计院和东北大学为鞍山市小型砌块厂和鞍钢矿碴厂设计的砌块自动生产线就是采取这种结构进行控制的。其中成型机、升板机、降板机、排块机、码垛机、大车、小车每个部分都是采用了一台小型PLC控制。在这个系统中每个生产设备都由一台可编程序控制器完成控制任务，然后用网络把整个系统管理起来。这种结构，所用控制器的台数虽然多些，但程序编写省时，调试方便，故障影响面小。从总体上看是合理的，可满足系统要求，价格也便宜。 ·快速控制大系统：随着可编程序控制器在工业领域应用的不断扩大，在中小型的快速系统中，可编程序控制器不仅仅完成逻辑控制和主令控制，它已逐步进入了设备控制级，如高速线材，中低速热连轧等速度控制系统。在这样的系统中即使选用输入输出容量大、运行速度快、计算功能强