新疆大学：《电气控制与PLC应用》课程教学课件（PPT讲稿）第8章 电气控制装置设计基础（2/2）

第四节PLC控制系统的设计 PLC初始是针对工业顺序控制发展而研制的。 经过近40年的发展，PLC技术发展水平已大大超 过其出现时的技术水平，其定位在低成本自动化 项目和作为大型DCS或FCS系统的VO站。 现在PLC的应用已遍布国民经济的各个领域， 并几乎涉及到工业界所有领域的中、大型设备的 自动控制中，形成了满足各种需要的PLC应用系 统

第四节 PLC控制系统的设计 PLC初始是针对工业顺序控制发展而研制的。 经过近40年的发展，PLC技术发展水平已大大超 过其出现时的技术水平，其定位在低成本自动化 项目和作为大型DCS或FCS系统的I/O站。 现在PLC的应用已遍布国民经济的各个领域， 并几乎涉及到工业界所有领域的中、大型设备的 自动控制中，形成了满足各种需要的PLC应用系 统

、 PLC控制系统设计思想及原则 PLC控制系统设计是针对现场（工业）进 行控制的自动控制系统。在承接项目前要做 好思想和技术准备。针对项目要求，一定要 保证系统经济、合理；工作安全、可靠、稳 定、耐用；操作、维护及维修方便。 在设计过程中要充分查阅文献及网络资 料，查找最新的技术及应用资料。充分利用 工具软件、集成软件、系统仿真、软件仿真 及硬件仿真技术。最大程度发挥硬件资源的 作用，同时必须考虑系统小范围的更改和扩 展需求

一、PLC控制系统设计思想及原则 PLC控制系统设计是针对现场（工业）进 行控制的自动控制系统。在承接项目前要做 好思想和技术准备。针对项目要求，一定要 保证系统经济、合理；工作安全、可靠、稳 定、耐用；操作、维护及维修方便。 在设计过程中要充分查阅文献及网络资 料，查找最新的技术及应用资料。充分利用 工具软件、集成软件、系统仿真、软件仿真 及硬件仿真技术。最大程度发挥硬件资源的 作用，同时必须考虑系统小范围的更改和扩 展需求

二、PLC控制系统的基本设计方法与步骤 PLC广泛应用于工业自动控制系统领域。 对PLC控制系统的设计首先必须符合电气控制 设计的规范，其次还应充分考虑PLC的特殊性。 在软、硬件的结合方面，应充分发挥PLC的软、 硬件功能，使系统的技术、经济指标更加优 (一)PLC控制系统的设计方法与步骤 般电气控制装置（系统）设计分成三个 阶段： 初步设计、技术设计和产品（系统）设计

二、PLC控制系统的基本设计方法与步骤 PLC广泛应用于工业自动控制系统领域。 对PLC控制系统的设计首先必须符合电气控制 设计的规范，其次还应充分考虑PLC的特殊性。 在软、硬件的结合方面，应充分发挥PLC的软、 硬件功能，使系统的技术、经济指标更加优 越。 (一) PLC控制系统的设计方法与步骤 一般电气控制装置（系统）设计分成三个 阶段： 初步设计、技术设计和产品（系统）设计

1、初步设计 初步设计是研究系统和电气控制装置的组 成；技术指标；工作环境；操作流程；工艺 过程与使用要求。拟定最佳控制方案，寻找 技术设计的依据。初步设计可由机械设计人 员和电气设计人员共同提出，也可由机械设 计人员提供机械结构资料、传动参数、工艺 流程和操作过程要求，由电气设计人员完成 初步设计

1、初步设计 初步设计是研究系统和电气控制装置的组 成；技术指标；工作环境；操作流程；工艺 过程与使用要求。拟定最佳控制方案，寻找 技术设计的依据。初步设计可由机械设计人 员和电气设计人员共同提出，也可由机械设 计人员提供机械结构资料、传动参数、工艺 流程和操作过程要求，由电气设计人员完成 初步设计

(1)初步设计所需确定的相关内容 1)设备（系统）名称、用途、工艺过程、 技术性能、传动参数及现场工作条件。 2)供电电网种类：电压等级、频率和容 量。 3)对电气控制的特殊要求（如控制方式、 自动化程度、工作循环组成、电气保护等)。 4)系统分辨率、控制精度、超调量、以 及控制对象特性和执行机构选择。 5)有关操作过程及显示要求。 6) 投资费用、研制工作量和周期估算

(1) 初步设计所需确定的相关内容 1) 设备（系统）名称、用途、工艺过程、 技术性能、传动参数及现场工作条件。 2) 供电电网种类：电压等级、频率和容 量。 3) 对电气控制的特殊要求(如控制方式、 自动化程度、工作循环组成、电气保护等)。 4) 系统分辨率、控制精度、超调量、以 及控制对象特性和执行机构选择。 5) 有关操作过程及显示要求。 6) 投资费用、研制工作量和周期估算

(2)PLC作为装置控制器的主要特点 1)可靠性高、抗干扰能力强，便于实现机电一体 化及信息控制一体化。 2)构成的控制系统的开发周期短，调试方便。 3)模块组合灵活、柔性大，设计者可根据系统控 制要求和技术指标，合理地选用相应档次的PLC,配 制相应的扩展模块，并可根据系统发展需要进行功能 扩充。 4)模块化结构便于系统在线维护，缩短维修时间。 5)丰富的指令系统便于系统在硬件尽可能少改动 情况下，改变生产工艺。 6)便于网络联接，便于组成DCS或FCS系统。 如果系统技术指标对上述几方面有较高的要求时， 可优先考虑采用PLC作为系统的控制器

(2) PLC作为装置控制器的主要特点 1) 可靠性高、抗干扰能力强，便于实现机电一体 化及信息控制一体化。 2) 构成的控制系统的开发周期短，调试方便。 3) 模块组合灵活、柔性大，设计者可根据系统控 制要求和技术指标，合理地选用相应档次的PLC，配 制相应的扩展模块，并可根据系统发展需要进行功能 扩充。 4) 模块化结构便于系统在线维护，缩短维修时间。 5) 丰富的指令系统便于系统在硬件尽可能少改动 情况下，改变生产工艺。 6）便于网络联接，便于组成DCS或FCS系统。 如果系统技术指标对上述几方面有较高的要求时， 可优先考虑采用PLC作为系统的控制器

2、技术设计 (1)技术设计需完成下述内容 1)在系统设计过程中，对某些重要环节作 必要的试验；写出试验报告。例如PLC编程 中的某些特殊要求，新型传感器的测试结果 等。 2)绘制电气控制的电气原理图（包括可编 程序控制器I/O接口)。 3)编写系统参数计算书。 4)选择整个系统的电气元件，提出专用元 器件的技术指标，编写元件明细表

2、技术设计 (1) 技术设计需完成下述内容 1) 在系统设计过程中，对某些重要环节作 必要的试验；写出试验报告。例如PLC编程 中的某些特殊要求，新型传感器的测试结果 等。 2) 绘制电气控制的电气原理图(包括可编 程序控制器I/O接口)。 3) 编写系统参数计算书。 4) 选择整个系统的电气元件，提出专用元 器件的技术指标，编写元件明细表

5)设计电气箱、控制面板等电气系统结 构件及总装接线图。 6)编写PLC内部元件分配表，编写软件流 程图、梯形图或助记符程序。 7)编写技术设计说明书，介绍系统原理、 主要技术指标和运行、操作、维护说明书。 (2)PLC控制部分设计步骤说明 1)确定受控对象与PLC间的输入、输出信 号关系。 2)根据控制要求的复杂程度、控制精度， 估计用户程序的容量、数据区容量、定时器 计数器数量及采用的内部元件

5) 设计电气箱、控制面板等电气系统结 构件及总装接线图。 6) 编写PLC内部元件分配表，编写软件流 程图、梯形图或助记符程序。 7) 编写技术设计说明书，介绍系统原理、 主要技术指标和运行、操作、维护说明书。 (2) PLC控制部分设计步骤说明 1) 确定受控对象与PLC间的输入、输出信 号关系。 2) 根据控制要求的复杂程度、控制精度， 估计用户程序的容量、数据区容量、定时器、 计数器数量及采用的内部元件

3)选择PLC机型和模块配置的主要依据是 上述1)、2)条款中涉及到的硬件要求，同时 从控制功能和数据处理要求方面考虑PLC指令 系统的功能。 4)根据选用的PLC及给定的元件地址范 围（如输入、输出、计数器、定时器、数据区 等)，对每个使用元件赋予相应名称和地址， 以避免编程过程中重复使用而出错。 5)根据受控对象的控制及有关动作转换 逻辑，绘制PLC的控制流程图

3) 选择PLC机型和模块配置的主要依据是 上述1)、2)条款中涉及到的硬件要求，同时 从控制功能和数据处理要求方面考虑PLC指令 系统的功能。 4) 根据选用的PLC及给定的元件地址范 围(如输入、输出、计数器、定时器、数据区 等)，对每个使用元件赋予相应名称和地址， 以避免编程过程中重复使用而出错。 5) 根据受控对象的控制及有关动作转换 逻辑，绘制PLC的控制流程图

6)由控制流程图编出相应控制功能的PLC 用户程序（梯形图、状态图或助记符）。 7)将编写的用户程序输人PLC,程序输入 有两种方式： ①用简易编程器键人助记符程序； ②用图形编程器或计算机等专用设备输入程序， 经串行通讯口写入PLC的用户程序内存中

6) 由控制流程图编出相应控制功能的PLC 用户程序(梯形图、状态图或助记符)。 7) 将编写的用户程序输人PLC，程序输入 有两种方式： ①用简易编程器键人助记符程序； ②用图形编程器或计算机等专用设备输入程序， 经串行通讯口写入PLC的用户程序内存中