西門子模塊6ES7511-1AK02-0AB0

分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。

（ 5 ）設(shè)計(jì)應(yīng)用梯形圖程序

根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用設(shè)計(jì)的核心工作，也是比較困的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐。

（ 6 ）將程序輸入 PLC

當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程在計(jì)算機(jī)上編程時，可通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。

（ 7 ）進(jìn)行

程序輸入 PLC 后，應(yīng)*行工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)中，免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。

（ 8 ）應(yīng)用整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。

（ 9 ）編制技術(shù)文件

技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖。

三、 PLC 硬件設(shè)計(jì)

1 ． PLC 型號的選擇

在作出控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。

在控制邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、要求有較高的可靠性和性、實(shí)現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要以功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個方面來考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇

盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會造成一定浪費(fèi)。

要先弄控制的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。

另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對同時接通的輸入點(diǎn)數(shù)有，一般同時接通的輸入點(diǎn)不得超過總輸入點(diǎn)的 60 ％； PLC 每個輸出點(diǎn)的驅(qū)動能力（ A/ 點(diǎn)）也是有限的，有的 PLC 其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨溫度的升高而有所等。在選型時要考慮這些問題。

PLC 的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點(diǎn)的價格較高。如果輸出之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出的 PLC 。

（ 2 ）對存儲容量的選擇

對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進(jìn)行控制的中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘 10 字 / 點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù)乘 5 字 / 點(diǎn)來估算；計(jì)數(shù)器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運(yùn)算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對的設(shè)計(jì)者，選擇容量時留有裕量要大些。

（ 3 ）對 I/O 響應(yīng)時間的選擇

PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路、輸出電路和掃描工作引起的時間（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的， PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的、特別是閉環(huán)就要考慮這個問題。

（ 4 ）根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型

不同的負(fù)載對 PLC 的輸出有相應(yīng)的要求。例如，通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以不的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個 CPU ，通過編程器的選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， CPU 只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進(jìn)行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個 CPU ，主機(jī)的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個掃描周期主機(jī)將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計(jì)算機(jī)，并配置編程。采用哪種編程應(yīng)根據(jù)需要決定。

（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若 PLC 控制的需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC 、計(jì)算機(jī)及 CRT 等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。

（ 7 ）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇

在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。

2 ．分配輸入 / 輸出點(diǎn)

一般輸入點(diǎn)和輸入、輸出點(diǎn)和輸出控制是一一對應(yīng)的。

分配好后，按配置的通道與接點(diǎn)號，分配給每一個輸入和輸出，即進(jìn)行編號。

在個別情況下，也有兩個用一個輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個觸點(diǎn)先串聯(lián)或并聯(lián)），然后再接到輸入點(diǎn)。

（ 1 ）確定 I/O 通道范圍

不同型號的 PLC ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 PLC 型號，查閱相應(yīng)的編程手冊，決不可“張冠李戴"。必須參閱有關(guān)操作手冊。

（ 2 ）部輔助繼電器

內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器 / 計(jì)數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用。

從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于電控柜中的中間繼電器。

未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 ： 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計(jì)說明書中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。參閱有關(guān)操作手冊。

（ 3 ）分配定時器 / 計(jì)數(shù)器

PLC 的定時器 / 計(jì)數(shù)器數(shù)量分別見有關(guān)操作手冊。

7.3 PLC 設(shè)計(jì)及步驟

7.3.1 PLC 設(shè)計(jì)的

在了解了 PLC 程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體地編制程序了。編制 PLC 控制程序的很多，這里主要介紹幾種典型的編程。

  在日常工作生產(chǎn)中應(yīng)該使每位生產(chǎn)人員懂得電器元件的名稱、型號、符號、作用與結(jié)構(gòu)，而且還要弄清楚原理，如電壓互感器、電流互感器。電壓互感器將高壓電變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的低壓電（100V）。電流互感器，將高壓電流或低壓大電流變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的低壓小電流（5A、1A）。對計(jì)量儀表，對系統(tǒng)的電壓、電流、電能等進(jìn)行測量及與繼電器配合，對系統(tǒng)和設(shè)備的過電壓、過電流、單相接地等故障進(jìn)行保護(hù)，使二次電路與一次電路隔離，保護(hù)二次電路安全運(yùn)行。同時經(jīng)互感器變成了標(biāo)準(zhǔn)的低電壓、低電流，從而使得電器測量儀表和繼電器的電壓等級與電流等級有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。電壓互感器相當(dāng)于一個電壓源，基本處于開路運(yùn)行，所接負(fù)載均為阻值很大的負(fù)載，如電壓表、電壓繼電器的線圈等等。這些負(fù)載元件均為并聯(lián)連接，所以不能短接，否則將燒壞互感器，因此電壓互感器二次側(cè)不允許短路并應(yīng)裝熔斷器（除計(jì)量回路外）。電流互感器相當(dāng)于一個電流源，所接負(fù)載阻值極小，如電流表、電流繼電器等，這些元件均為串聯(lián)連接，所以電流互感器二次側(cè)不能開路，否則將會產(chǎn)生高電壓，互感器二次側(cè)不安裝熔斷器、開關(guān)之類的元件，當(dāng)需要切換時，應(yīng)采取短接，在安裝接線中應(yīng)注意互感器的極性。

    繼電器：繼電器目前在國內(nèi)來講種類繁多，有控制繼電器與保護(hù)繼電器，用于保護(hù)裝置稱保護(hù)繼電器；用于控制稱控制繼電器。

    繼電器根據(jù)功能的不同分為度量繼電器和有或無繼電器：

    1.度量繼電器指能度量（或壓力等）大小，并與預(yù)定值相比后而動作的繼電器。電壓繼電器：當(dāng)電路中電壓超過或低于整定值而動作的繼電器；功率方向繼電器：當(dāng)電流流向某一方向的功率超過整定值而動作的繼電器；阻抗繼電器：反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)裝置安裝地點(diǎn)距離阻抗，并根據(jù)距離遠(yuǎn)近（阻抗大?。┒_定動作時間的繼電器；差動繼電器：電路中不同地點(diǎn)的電流差值超過整定值而動作的繼電器。

    2.有或無繼電器：有或無繼電器是接受度量繼電器動作之后發(fā)出命令而動作，作用于開關(guān)跳閘延時、信號等功能的繼電器，或者說它是一種接通電源（有電）就動作的繼電器，不具備度量電路參數(shù)功能。如時間繼電器：除信號以外，其觸點(diǎn)經(jīng)過一定延時而閉合或斷開的繼電器；中間繼電器：用來增加信號數(shù)量或?qū)⑿盘柗糯蟮睦^電器；信號繼電器：用來發(fā)出信號或作用于信號系統(tǒng)顯示的繼電器。

    在控制輔助回路中，保護(hù)回路除繼電器外，少不了控制開關(guān)，其作用主要用來接通、切斷主開關(guān)，如控制按鈕、開關(guān)、萬能開關(guān)LW5、LW12等，除以上控制保護(hù)元件，還有電工儀表、指示儀表、記錄儀表、積算儀表，對發(fā)電機(jī)來說還需要裝有頻率表。
    指示儀表有：電流、電壓、功率、相位等。
    記錄儀表：用來記錄電量或經(jīng)過變換將非電量轉(zhuǎn)為電量的儀表。其記錄方式有筆錄式、打點(diǎn)式、積算儀表、電度表等。
    信號設(shè)備：其種類一般分為正常運(yùn)行顯示設(shè)備、信號設(shè)備、事故信號設(shè)備、指揮信號設(shè)備等。正常運(yùn)行信號設(shè)備一般為不同顏色的信號燈。光示牌常用于電源指示，并有通斷位置指示，設(shè)備運(yùn)行與停止?fàn)顟B(tài)。事故信號設(shè)備包括事故預(yù)告信號設(shè)備與事故信號設(shè)備。事故信號在某些情況下又稱中央信號，當(dāng)電器設(shè)備或系統(tǒng)出現(xiàn)某些事故預(yù)兆或某些不正常情況，如絕緣不良、中性點(diǎn)不接地。三相系統(tǒng)中一相接地故障、輕度過負(fù)荷、設(shè)備溫度升高，但尚未造成設(shè)備或系統(tǒng)即刻不能運(yùn)行的嚴(yán)重程度所發(fā)出的信號稱事故預(yù)告信號系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)的故障已經(jīng)發(fā)生，自動開關(guān)已跳閘所發(fā)出信號為事故信號，事故預(yù)告信號和事故信號一般由燈光信號和音響信號來組成，音響信號可喚起值班或操作人員注意，燈光信號可指示事故的類別、性質(zhì)、事故發(fā)生的地點(diǎn)等。事故信號、預(yù)告信號可采用不同音響的信號設(shè)備，如事故信號采用蜂鳴器、電笛、電喇叭等，預(yù)告信號采用電鈴。

     作為一個成套設(shè)備生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員及員工必須能看懂會應(yīng)用電器圖形的名稱、型號、形式、作用及電器元件的型號、符號、作用、性能等相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)。了解清楚主電路的組合方案與形式、進(jìn)出線路的方案與方式（架空、出線電纜出線）、設(shè)備的安裝狀況、排列形式（有靠墻離墻）、一排安裝或面對面安裝；主要元器件的型號、規(guī)格、用途；安裝時必須理解內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，以便在安裝前構(gòu)成一個完整的、合理的、正確的安裝方案。在裝配前參照一次方案、結(jié)合規(guī)范書及有關(guān)資料，將所裝配的元器件認(rèn)真核對（型號、技術(shù)數(shù)據(jù)、電壓、電流等級數(shù)、數(shù)量及型式等）。確定安裝方案、元器件的排列、擺放；布局一定要合理、美觀，層次要分明，直觀性要強(qiáng)，給客戶一種美的感覺，并要盡可能考慮維修及進(jìn)出線所需空間。在裝配前首先要參照一次方案圖，結(jié)合規(guī)范書及有關(guān)資料，如用戶有特殊要求，除認(rèn)真校對所選的元件的型號、規(guī)格、數(shù)量外，并應(yīng)將其說明書、合格證等妥善整理保管，并及時交給有關(guān)部門，以利有一個完整的隨機(jī)資料提供給客戶。在裝配時，應(yīng)考慮到元器件的電器間隙、爬電距離、飛弧距離，及主母線、分支母線走向布局等，高壓元件裝配時應(yīng)注意對地及相間有效的安全距離。安裝時所采用標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格一定要匹配，一定要采用度鋅件，留紋一定要標(biāo)準(zhǔn)，即1—5扣，并必須有防松措施。元件接地的部件應(yīng)保持良好的接地連續(xù)性，接地部位不應(yīng)有噴涂物在其表面，并應(yīng)涂上防銹油，以確保保護(hù)措施的可靠性。開關(guān)柜上操作電器主體高不得大于2M，低不得小于0.4M。所安裝好的開關(guān)、斷路器要做到三相同步性一致，分合要到位，并要符合其本體的技術(shù)參數(shù)，操作機(jī)構(gòu)一定要輕、靈活、無卡位，操作力??；防誤裝置要安全可靠，操作程序要合理并要反復(fù)操作驗(yàn)證，以確保產(chǎn)品到用戶安裝使用時無異議。同一批產(chǎn)品元器件安裝的位置、方式、方案要盡可能一致。柜、屏、箱進(jìn)入車間裝配工作區(qū)時，擺放一定要整齊、美觀，以體現(xiàn)企業(yè)、員工的技術(shù)形象與素質(zhì)，裝配時一定要注意保護(hù)元器件的完整，如有損壞，要及時向有關(guān)人員說明原因，更不能隱瞞以免引起嚴(yán)重的事故，并立即申報(bào)供應(yīng)部門及時補(bǔ)添損壞了的元件。母線的制作、母線的選擇一定參照用戶的圖紙（即一次方案）及規(guī)范書要求規(guī)格選配（除無注明外），如無圖紙要求，按廠部有關(guān)工藝守則所編制規(guī)格選配。制作加工一定要符合工藝要求，彎曲處不準(zhǔn)出現(xiàn)裂紋，側(cè)彎處皺紋高度不超過厚度的1%，母線表面不應(yīng)有明顯的錘痕、凹坑等缺陷；搭接面要平整，做到能自然吻合、連接緊密可靠、接觸良好、并有防松措施。母線排列要層次分明、整齊美觀。用絕緣導(dǎo)線連接時應(yīng)符合有關(guān)壓接標(biāo)準(zhǔn)要求（冷壓或壓后搪錫）。導(dǎo)線絕緣層剝離的長度及線鼻間隙應(yīng)符合工藝要求。不同層次的母線連接的端面應(yīng)有防電腐蝕的措施。搪錫或涂導(dǎo)電膏，并應(yīng)保證載流部件間連接時有足夠的持久壓力，母線的涂漆應(yīng)均勻，無流痕、刷痕、起泡、皺紋等缺陷；搭接面不得涂漆，同一柜、屏內(nèi)涂漆應(yīng)一致，左右高低的差額不能超過5mm,所涂的顏色參照（GB12681-81）電工成套裝置中的導(dǎo)線顏色：A、黃；B、綠；C、紅。零線或中性線淡藍(lán)色，安全接地線用黃、綠雙色線；直流、正極棕色；負(fù)極藍(lán)色；接地中性線用淡藍(lán)色，母線的排列層次，交流垂直，A、B、C、N；上、中、下、下，水平；左、中、右、右，前后排列；遠(yuǎn)、中、近、近，直流；正負(fù)垂直；排列上下，水平、左右，前后、遠(yuǎn)近排列，特殊情況特殊處理，即可倒相。母線折彎盡可能小于90°，三根母線的搭接應(yīng)分支為前后、主為中。選用的螺釘一定要匹配，母線的打孔應(yīng)參照有關(guān)工藝守則要求制作。母線載流的選擇，以經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，600A以下（包括600A）鋁為3A；銅為5A（平方毫米）銅線排載流量是鋁的1.3倍。