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PLC的工艺流程控制应用设计

 PLC的应用设计主要包括，按设备和工艺流程提出的要求，选用适合的PLC及其配置、控制台和外设，设计并制作硬件系统。软件设计的内容有：编制用户程序，设计和分配I/O 接口。由硬件和软件共同组成PLC控制系统。

  应用设计步骤

  在掌握了PLC的基本工作原理及指令系统后，就可以把PLC应用在实际的工程项目中。不论是用PLC组成集散控制系统，还是立控制系统，PLC控制部分的设计都可以参照图5-1所示的设计步骤进行系统设计。

  (1)分析评估控制任务

  随着PLC功能的不断完善，几乎可以用PLC完成所有的工业控制任务。但是，是否选择PLC控制，是选择单台PLC控制，还是多台PLC的分散控制或分级控制，还应根据该系统所需完成的控制任务和对被控对象的生产工艺及特点进行详细分析，特别是要从以下几方面给以考虑。

  ①控制规模 一个控制系统的控制规模可用该系统的输入/输出设备总数来衡量。当控制规模较大时，特别是开关量控制的输入/输出设备较多且联锁控制较多时，适合采用PLC控制。

  ②工艺复杂 当工艺要求较复杂时，用燃电器系统控制极不方便，而且造价会相应提高，甚至会缸过PLC控制的成本。因此，采用PLC控制将有更大的性。特别是如果工艺要求经常变动或控制系统有扩充功能的要求时，则只能采用PLC控制。

  ③可靠性要求 品然有些系统不太复杂，但对可靠性、抗干扰能力要求较高时，也需采用PLC控制。在20世纪70年代，一般认为I/O总数在70点左右时，可考虑PLC控制；到了80年代，一般认为1/0总数在40点左右就可以采用PLC控制：目前，由于PLC性能价格比的进一步提高，当I/O点总数在20点甚至更少时，就趋向于选择PLC控制了。

  ④ 数据处理速度 当数据的统计、计算及规模较大，需很大的存储器容量，且要求很高的运算速度时，可考虑带有上位计算机的PLC分级控制；如果数据处理程度较低，而主要以工业过程控制为主时，采用PLC控制将非常适宜。

  总之，PLC适合的控制对象是，工业环境较差，而对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业自控系统或装置。一般来说，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。控制逻辑复杂的部分都由PLC完成。另外一部分，如紧急停车等环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就需要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。

PLC的编程及使用特点

 1．编程方法简单易学 

    梯形图是使用得多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只需花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

    梯形图语言实际上是一种面向用户的语言，PLC在执行梯形图程序时，将它“翻译”成汇编语言后再去执行。

  2．功能强，性能价格比高     

  一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非    常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 

  3．硬件配套，用户使用方便，适应性强 

  PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和中小型交流接触器。 

  硬件配置确定后，通过修改用户程序，就可以方便快速地适应工艺条件的变化。 

  4．可靠性高，抗干扰能力强 

    传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的十分之一到百分之一，因触点接触不良造成的故障大为减少。   

    PLC使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC大用户公认为可靠的工业控制设备之一。 

  5．系统的设计、安装、调试工作量少 

    PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 

    PLC的梯形图程序可以用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，如果掌握了正确的设计方法，设计梯形图的时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 

    可以在实验室模拟调试PLC的用户程序，输入信号用小开关来模拟，可通过PLC发光二极管观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。 

  6．维修工作量小，维修方便 

    PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。 

  7．体积小，能耗低 

    对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PIC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的l/2~1/10。 

    PLC控制系统的配线比继电器控制系统的少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少很多安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。