4 PLC的设计和选择

4.1 采用PLC控制的优点

1）、控制方式上看：电器控制硬接线，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加功能很是困难；而PLC软件接线，只需要改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。

2）、工作方式看：电器控制并行工作，而PLC串行工作，不受约束。

3）、控制速度上看：电器控制速度慢，触点易抖动;而PLC通过半导体来控制，速度很快，无触点，顾而无抖动一说。

4）、定时、记数上看：电器控制精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能；PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽，有记数功能。

5）、可靠、维护看：电器控制触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤。接线也多，可靠、维护性能较差；PLC无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便。 4.2 可编程控制器的选型

可编程控制器，英文称Programmable Controller，简称PLC，本课程中用PLC作为他的简称。PLC是用于工业现场的电控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。特通过运行储存在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息。进而在通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。

PLC基于电子计算机，但并不等同于普遍计算机。普遍计算机进行入出信息变换时，大多只考虑信息本身，信息入出的物理过程一般不考虑的。而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性、以及信息的实际使用。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，便于维修及抗干扰等问题。入出信息变换及可靠的物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本点。PLC也可以通过他的外设或通信接口于外界交换信息。其功能要比继电控制装置多的多、强的多。

PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能：

1）逻辑处理功能 2）数据运算功能 3）准确定时功能 4）高速记数功能 5）中断处理功能 6）程序控制与储存功能 7）联网通信功能 8）自检测、自诊断功能

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可以说凡小型计算机能实现的功能，PLC也都能做到。 4.2.1 PLC的选型

在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作。然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需储存容量、确定PLC功能、外部设计特性等。最后选择较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

1.输入输出（I/O）点数估算

I/O点数估算时应该考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点，在增加10%~20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。根据估算的方法故本课题的I/O点数输入14点，输出12点。

2.控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

1）控制功能

PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成说需要的控制功能，提高PLC的处理速度和节省储存器容量。

2）编程功能

离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器完成到运算模式。CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低成本。但使用和调试不方便。在线编程方式： CPU和编程器有各自的CPU，主机的CPU负责现在控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换。编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新受到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便。在大型PLC机中常见到。

1）诊断功能

PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。

PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。

2）机型的选择

目前，国内众多的生产了多种系列功能各异的PLC产品，使用户眼花缭乱、无所适从。通过对输入输出点的选择、对储存容量的选择、对I/O相应时间的选择以及输出负

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载的特点选型的分许。在这里我们选择C40P-COR-A。 4.3 PLC的外部电路的设计

为了节省入口数量，节省投资，本系统运行/实验功能的转换采用了对I/O模块接线的优化，使PLC输入模块中1个输入节点起2个输入节点的作用。 4.4 硬件接线图

系统的硬件连接图即PLC和系统中各个硬件的连线。具体的如下图;

图4-1 PLC接线图

4.5 PLC梯形图的概述

梯形图是使用的最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电器人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。

PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是他们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元，每一继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1”的状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该储存单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。

梯形图两侧的垂直公共线称为母线，在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图分析方法，可以想象左右两侧母线之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。

根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。

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4.6 梯形图

梯形图如下：

图4-2梯形图

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