组态王的实验教学仿真系统前端设计(6)
1. 设计原则
(1)完整性原则。最大限度的满足工业生产过程或机械设备的控制要求。
(2)可靠性原则。确保计算机控制系统的可靠性。
(3)经济型原则。力求控制系统简单、实用、合理。
(4)发展性原则。适当考虑生产发展和工艺改进的需要，在I/O接口、通信能力等方面留有余地。
2. 评估控制任务
根据系统所需完成的控制任务，对被控对象的生产工艺及特点进行详细分析，特别是从以下几个方面给以考虑。
(1) 控制规模
一个控制系统的控制规模可用该系统的I/O设备总数来衡量。当控制规模较大时,特别是开关量控制的I/O设备较多时，最适合采用PLC控制。
(2) 工艺复杂程度
当工艺要求较复杂时,采用PLC控制具有更大的优越性.
(3) 可靠性要求
目前,当I/O点数在20甚至更少时，就趋向于选择PLC控制了。
(4) 数据处理速度
若数据处理程度较低，而主要以工业过程控制为主时，采用PLC控制将非常适宜。
图2.1 PLC控制系统设计步骤
（2） PLC控制系统设计的一般步骤
PLC控制系统设计包括硬件设计和软件设计。所谓硬件设计，是指PLC外部设备的设计，而软件设计即PLC应用程序的设计。整个系统的设计分以下5步进行。
1. 熟悉被控对象
深入了解被控系统是设计控制系统的基础。设计人员必须深入现场，认真调查研究，收集资料，并于相关技术人员和操作人员一起分析讨论，相互配合，共同解决设计中出现的问题。这一阶段必须对被控对象所有功能全面的了解，对对象的各种动作及动作时序、动作条件、必要的互锁与保护;电气系统与机械、液压、气动及各仪表等系统间的关系;PLC与其他设备的关系，PLC之间是否通信联网;系统的工作方式及人机界面，需要显示的物理量及显示方式等。
2. 硬件选择
具体包括如下。
(1) 系统I/O设备的选择。输入设备包括按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等。输出设备包括继电器、接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等。
(2) 选择PLC。PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。
(3) PLC的I/O端口分配。在进行I/O通道分配时应给出I/O通道分配表，表中应包含I/O编号、设备代号、名称及功能等。
(4) 绘制PLC外围硬件线路图。画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。
(5)计数器、定时器及内部辅助继电器的地址分配。
3. 编写应用程序
根据控制系统的要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。程序通常还应包括以下内容：
(1)初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。
(2)检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。
(3)保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。
4. 程序调试
程序调试分为2个阶段，第一阶段是模拟调试、第二阶段是现场调试。程序模拟调试是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。
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