Transcript 第7章PLC控制系统设计与调试

第7章 PLC控制系统的设计与调试
PLC的控制系统软、硬件设计
第7章
PLC控制系统的设计与调试
学习目的：
学习PLC控制系统的设计和调试方法，提高实际应用的能
力。
学习内容：
综合PLC硬件及软件知识，联系工业控制的实际，介绍小
型PLC控制系统设计方法。
学习要求：
（1）了解PLC控制系统设计的内容和步骤。
（2）掌握PLC控制系统硬件配置的方法。
（3）掌握PLC应用程序设计方法及其调试方法。
（4）系统掌握PLC控制系统设计和调试的工作步骤。
（5）了解PLC控制系统的抗干扰技术。
7.1 PLC控制系统设计的内容与步骤
7.1.1 PLC系统设计的原则与内容
1.设计原则
 PLC控制系统设计包括硬件设计和软件设计，硬件设计
主要是系统的选型和接线设计，软件则是程序设计。
① 深入了解现场情况，明确控制要求，最大限度地满足
被控对象对生产工艺的要求。
② 力求控制系统安全、可靠、优质、经济。
③ 正确合理选用电器元件，确保系统安全可靠的工作，
同时考虑产品的技术进步性及造型美观。
④ 选用控制设备时，应考虑到今后控制规模的发展和工
艺的改进，留有适当的裕量。
7.1 PLC控制系统设计的内容与步骤
2.设计内容
① 拟定控制系统设计的技术条件；
② 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；
③ 选择PLC机型和扩展模块，配置系统硬件；
④ 编制PLC的输入/输出分配表和绘制输入/输出端子接线
图；
⑤ 根据系统对控制的要求设计用户程序；
⑥ 了解并遵循用户认知心理，人性化设计人机界面；
⑦ 设计操作台、电气柜，选择所需的电器元件；
⑧ 编写设计说明书和操作使用说明书。
根据具体控制对象，上述内容可适当调整。
7.1 PLC控制系统设计的内容与步骤
 7.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤
 1．熟悉被控对象，制定控制方案分析被控对象的工艺过程及工作
特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，确定被控对象对PLC
控制系统的控制要求。
 2．确定I／O设备根据系统的控制要求，确定用户所需的输入(如按
钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号
指示灯等)由此确定PLC的I／O点数。
 3．选择PLC选择时主要包括PLC机型、容量、I／O模块、电源的选
择。
 4．分配PLC的I／O地址根据生产设备现场需要，确定控制按钮，选
择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等各种输入输出设备的型号、
规格、数量；根据所选的PLC的型号列出输入／输出设备与PLC输入
输出端子的对照表，以便绘制PLC外部I／O接线图和编制程序。
7.1 PLC控制系统设计的内容与步骤
 7.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤
 5．设计软件及硬件进行PLC程序设计，进行控制柜（台）等硬件的设计
及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行，因此，PLC控制系统的
设计周期可大大缩短，而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制
线路后才能进行施工设计。
 6．联机调试联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。开始
时，先不带上输出设备（接触器线圈、信号指示灯等负载）进行调试。
利用编程器的监控功能，采分段调试的方法进行。各部分都调试正常后，
再带上实际负载运行。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只
需修改部分程序即可，全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运
行，如果工作正常、程序不需要修改则应将程序固化到EPROM中，以防
程序丢失。
 7．整理技术文件包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使
用说明书等。
7.2 PLC控制系统的硬件配置
第二节
PLC控制系统的硬件配置
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.1选择PLC机型
 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和型号越来越多，功
能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及
国内厂商组装或自行开发的PLC产品已有几十个系列。上百
种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、
价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选
择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重
要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在可靠性上都是
过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，
而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择，容量选
择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 1、结构型式的考虑
 PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把PLC的
结构紧凑，体积小，每一I/O点的平均价格也比模块式的便
宜，所以小型PLC控制系统多采用整体式结构。模块式PLC
的功能扩展，I/O点数的增减，输入与输出点数的比例，都
比整体式方便灵活。维修时更换模块，判断与处理故障快
速方便。因此，对于较复杂的要求较高的系统，一般选用
模块式结构。
 2、对用户存贮器的要求
 一般PLC都用CMOS RAM作用户存贮器，为了在停电时保护用
户程序和现场数据，通常用锂电池作后备电源。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 如果被控系统的工艺要求固定不变，所编程序经调试后己
比较完善，不需要经常修改，为了防止他人随意改动控制
程序，可以采用EPROM（选购件）将用户程序固化。
 3、是否需要通讯联网的功能
 小型PLC多是以单机自动化为目的，一般没有通讯接口。如
果用户要求将PLC纳入工厂自动化控制网络，就应选用带有
通讯接口的PLC。高性能的小型机也带有通讯接口，通过
RS-232串行接口，与上位计算机或另一台PLC等外部设备。
 以上简要地介绍了PLC选型的依据和应考虑的几个问题，用
户应根据生产实际的需要，综合考虑各种因素，选择性能
价格比合适的产品。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.2 PLC容量估算
 1. 可编程控制器控制系统I/O点数估算
 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。根据被
控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的
可编程控制器并留有10%～15%的I/O裕量。估算出被控对象
上I/O点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。如果是
为了单机自动化或机电一体化产品，可选用小型机，如果
控制系统较大，输入输出点数较多，被控制设备分散，就
可选用大、中型可编程控制器。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.2 PLC容量估算
 2. 内存估计
 用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用
率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数；用户的编程
水平。
 （1）内存利用率
用户编的程序通过编程器键入主机内，最后
是以机器语言的形式存放在内存中，同样的程序，不同厂家的
产品，在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同，我
们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言
所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用户带
来好处。同样的程序可以减少内存量，从而降低内存投资。另
外同样程序可缩短扫描周期时间，从而提高系统的响应。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.2 PLC容量估算
 （2）开关量输入输出的点数
可编程控制器开关量输入输出总点数
是计算所需内存储器容量的重要根据。一般系统中，开关量输入和开
关量输出的比为6：4。这方面的经验公式是根据开关量输入、开关量
输出的总点数给出的。所需内存字数=开关量（输入+输出）总点数*10
 （3）模拟量输入输出总点数
具有模拟量控制的系统就要用到数字
传送和运算的功能指令，这些功能指令内存利用率较低，因此所占内
存数要增加。在只有模拟量输入的系统中，一般要对模拟量进行读入、
数字滤波、传送和比较运算。在模拟量输入输出同时存在的情况下，
就要进行较复杂的运算，一般是闭环控制，内存要比只有模拟量输入
的情况需要量大。在模拟量处理中。常常把模拟量读入、滤波及模拟
量输出编成子程序使用，这使所占内存大大减少，特别是在模拟量路
数比较多时。每一路模拟量所需的内存数会明显减少。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.2 PLC容量估算
 下面给出一般情况下的经验公式：
 只有模拟量输入时：
 内存字数=模拟量点数*l00
 模拟量输入输出同时存在时：
 内存字数＝模拟量点数*200
 这些经验公式的算法是在10点模拟量左右，当点数小于10
时，内存字数要适当加大，点数多时，可适当减小。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.2 PLC容量估算
 （4）程序编写质量 用户编写的程序优劣对程序长短和运
行时间都有较大影响。对于同样系统不同用户编写程序可
能会使程序长度和执行时间差距很大。一般来说对初编者
应为内存多留一些余量，而有经验的编程者可少留一些余
量。
 综上所述，推荐下面的经验计算公式：
 总存储器字数＝（开关量输入点数+开关量输出点数）*l0+
模拟量点数*150。然后按计算存储器字数的25%考虑裕量。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.3 输入输出模块的选择
 可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备（按钮、
限位开关；接近开关等）的高电平信号为机器内部电平信
号，模块类型分直流5、12、24、48、60V几种；交流115V
和220V两种。由现场设备与模块之间的远近程度选择电压
的大小。一般5、12、24V属低电平，传输距离不宜太远，
例如5V的输入模块最远不能超过10m，另外高密度的输入模
块如32点、64点，同时接通点数取决于输入电压和环境温
度。一般讲，同时接通点数不得超过60%。为了提高系统的
稳定性，必须考虑门槛电平的大小。门槛电平值越大，抗
干扰能力越强，传输距离也就越远。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.3 输入输出模块的选择
 输出模块的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的
控制信号。对于开关频繁、电感性、低功率因数的负载，
推荐使用晶闸管输出模块，缺点是模块价格高；过载能力
稍差。继电器输出模块优点是适用电压范围宽，导通压降
损失小，价格便宜，缺点是寿命短，响应速度慢。输出模
块同时接通点数的电流累计值必须小于公共端所允许通过
的电流值。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。
 7.2.4 电源模块的选择
 电源模块的选择比较简单，只需要考虑电流总量即可。即
其额定输出电流必须大于CPU、I/O等耗电总和。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.5 分配输入/输出点
 1. 输入点的简化
 （1）合并输入 如果某些信号的逻辑关系总是以“串联”或
“并联”的方式整体出现，这样的信号在接入输入点之前，
先按照相应的关系接好线，再接到输入点。
 （2）分时分组输入 有些信号可以按输入时刻分成几组，比
如自动情况有7个输入信号，手动情况有6个不同的输入信号，
但自动和手动程序不会同时执行，这样只要增加一个自动/
手动指令选择信号的基础上，就可实现上述功能。
 （3）采用拨码开关 有些控制系统有多种工作模式，此时若
采用一位“BCD”拨码开关，只使用4点输入，就可以有10种
模式可供选择。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.5 分配输入/输出点
 1. 输入点的简化
 （4）减少多余输入信号 如果通过PLC程序就可判定输入
信号的状态，则可以减少一些多余信号的输入。
 （5）某些设备可以不进PLC 有些信号功能简单，涉及面
很窄，有时没有必要作为PLC的输入，将他们放在外部电路
同样可以满足要求。
 2. 输出点的简化
 （1）负载的并联使用 系统中有些负载的通/断状态完全相
同可以使用一个输出点驱动。条件是：负载电压抑制，总
负荷不超过允许容量。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.5 分配输入/输出点
 2. 输出点的简化
 （2）接触器辅助触点的使用 控制电动机等大功率负载时，
一般都是PLC输出带接触器线圈，接触器除主触点外，还有
辅助触点可以使用，其辅助触点可以带指示灯。
 （3）用闪烁的方法扩展指示灯的功能 指示灯实际上不只
是亮灭两种工作状态，在有些情况下可使指示灯闪烁来指
示工作状态。
 （4）用数码显示器代替指示灯 如果系统指示灯很多，可
以使用数码显示器代替指示灯，这样可以节省输出节点。
如果使用8个PLC驱动两位数码显示器。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.5 分配输入/输出点
 2. 输出点的简化
 （2）接触器辅助触点的使用 控制电动机等大功率负载时，
一般都是PLC输出带接触器线圈，接触器除主触点外，还有
辅助触点可以使用，其辅助触点可以带指示灯。
 （3）用闪烁的方法扩展指示灯的功能 指示灯实际上不只
是亮灭两种工作状态，在有些情况下可使指示灯闪烁来指
示工作状态。
 （4）用数码显示器代替指示灯 如果系统指示灯很多，可
以使用数码显示器代替指示灯，这样可以节省输出节点。
如果使用8个PLC驱动两位数码显示器。
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.6 输出点的保护
 系统在带感性负载时，要抑制在关闭电源时电压的升高，
可以采用下面的方法来设计合适的抑制电路。
 1. 直流晶体管输出的保护
 对于大电感或频繁开关的感性负载可以使用外部二极管或
齐纳二极管来保护内部电路。
内部电路
+VDC
电感
内部电路
+VDC
电感
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.6 输出点的保护
 2. 继电器输出控制直流负载的保护
 电阻-电容网络能用于低压直流继电器电路中，起到吸收过
电压的作用。
 3. 继电器和交流输出控制交流电源的保护
 使用115/230V电源时，可将电阻-电容网络并联在负载两端，
同时采用压敏电阻吸收限制峰值电压。
+VDC
内部电路
R
C
R
内部电路
MOV
C
电感
电感
～
7.2 PLC控制系统的硬件设计
 7.2.7 安全回路设计
 安全回路是为保护负载或控制对象，防止操作错误或失控
而设计的连锁控制回路，安全回路给PLC输入信号，以便
PLC进行保护处理，包括以下几个方面：
 1.短路保护 应该在外部输出电路中设置短路保护，加装
熔断器。
 2.互锁连锁措施 除程序设置互锁外，PLC外部线路也要设
置互锁。
 3.零压保护与紧急停车措施 停电保护和紧急停车。
 4.极限保护 也称越限保护，当负载超过限定位置后，直
接切断电源，同时将信号输入PLC。
7.3 PLC控制系统的软件设计
第三节 PLC控制系统的软件设计
7.3 PLC控制系统的软件设计
 PLC系统硬件配置后，可进行应用程序设
计。PLC应用程序的设计是软、硬件知识
的综合应用，有时硬件设计与应用程序设
计可同时进行。
 要设计好PLC的应用程序，必须充分了解
被控对象的生产工艺、技术特性、控制要
求等。
7.3 PLC控制系统的软件设计
 7.3.1 PLC应用软件设计的内容
 PLC的应用软件设计是指根据控制系统硬件结构和工艺要求，
使用相应的编程语言，编制用户控制程序和形成相应控制
文件的过程。主要内容包括：
 确定程序结构；
 定义输入输出、中间标志、定时器、计数器和数据区等参
数表；
 编制程序；
 编写程序说明书。
 PLC应用软件设计还包括文本显示器或触摸屏等人机界面设
备及其特殊功能的组态。
7.3 PLC控制系统的软件设计
 7.3.2 PLC控制系统软件设计的一般步骤
 1．熟悉被控制对象、制定设备运行方案，进行系统框图设计 了解被
控对象机、电、液之间的配合，确定被控对象对PLC控制系统的控制要
求。
 2．熟悉编程语言 选择合适的编程语言形式，熟悉指令系统和参数分
类，详尽的掌握各指令功能
 3．定义参数表，分配I/O编号 参数表的定义包括对输入/输出、中间
标志、定时器和数据区的定义。以电动机Y-Δ换接启动为例。
符号
地址
注释
符号
地址
注释
SB_2
I0.0
启动按钮
KM2
Q0.1
三角形运行
SB_1
I0.1
停止按钮
KM3
Q0.2
星形连接启动
FR
I0.2
电机过热保护
Q0.3
KM3_NC
I0.3
星连接断开确认
Q0.4
KM1
Q0.0
主电源
Q0.5
7.3 PLC控制系统的软件设计
 7.3.2 PLC控制系统软件设计的一般步骤
 4．设计应用程序
如果有操作系统支持，尽量使用高级形式编程
语言，在编程过程中，根据实际需要，对中间标志信号表进行逐个
定义，要注意节省内存空间；及时对程序进行注释。
 5．程序调试 开始时，先不带上输出设备（接触器线圈、信号指
示灯等负载）进行调试。利用编程器的监控功能，采分段调试的方
法进行。各部分都调试正常后，再带上实际负载运行。如不符合要
求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部分程序即可，全部调
试完毕后，交付试运行。
 6．编写程序说明书
程序说明书是整个程序内容的综合性说明文
档，是整个设计工作的总结，包括程序设计依据、程序基本结构、
各功能单元分析、使用的公式原理、参数来源及运算过程等。
7.3 PLC控制系统的软件设计
 7.3.3 常用基本环节编程
 所谓常用基本环节很多是借鉴继电-接触器控制电路的基本
环节。设计方法主要有经验设计法和逻辑设计法，逻辑设
计是以逻辑代数为理论基础，通过列写输入输出的逻辑表
达式，再转换成梯形图；
 经验设计法要求设计者具有较丰富的实践经验，掌握较多
的典型应用程序的基本环节。根据被控对象对控制系统的
具体要求，凭经验选择基本环节，并把它们有机地组合起
来。其设计过程是逐步完善的，一般不易获得最佳方案，
程序初步设计后，还需反复调试、修改和完善，直至满足
被控对象的控制要求。
7.3 PLC控制系统的软件设计
 1. 起动、保持、停止控制
 SET、RESET分开控制的梯形图
 2. 互锁控制
 单重互锁
 3. 时间控制
 长延时梯形图（1）
SR触发器起保停梯形图
双重互锁
长延时梯形图（2）
 4. 边沿信号检测
 指令检测法 S7-200中有专门的上升沿检测指令和下降沿
检测指令
 程序检测法
 上升沿检测程序
下降沿检测程序
7.4 PLC控制系统的软件设计
第四节 PLC控制系统的抗干扰设计
7.4 PLC控制系统的抗干扰设计
 可编程序控制器简称PLC，它是一种特殊的控制计算机，
具有编程简单、通用性好、功能强等优点。广泛应用于工
业控制领域和其他民用设备中，它直接连接被控设备的电
子设备。因此很容易被周围干扰源干扰而引起控制系统产
生误动作。为了让控制系统稳定工作，提高可靠性，在系
统设计与安装时应采取一定的抗干扰措施。
 7.4.1 抗电源干扰措施
 PLC系统一般由工业用电网络供电。工业系统中的某些大
设备的启动、停机等，可能引起电源过压、欠压、浪涌、
下陷及产生尖峰干扰，这些电压噪声均会通过电源内阻耦
合到PLC系统的电路，给系统造成极大的危害。
7.4 PLC控制系统的抗干扰设计
 7.4.1 抗电源干扰措施
 在实际应用中，主要采用以下措施来减小因电源干扰造成
的PLC控制系统故障。
 （1）采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰。
 电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源
（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系
统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。对于
PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源，
为保证电网馈电不中断，可采用在线式不间断供电电源
（UPS）供电，提高供电的安全可靠性。而且UPS还具有较
强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。
7.4 PLC控制系统的抗干扰设计
 7.4.1 抗电源干扰措施
 （2）硬件滤波措施 在干扰较强或要求较高的场合，应该
使用带屏蔽层的隔离变压器对PLC系统供电，还可以在隔离
变压器的一次侧串联滤波器，同时设计时还应注意：
 ① 连线最好采用双绞线，以抑制共模干扰。
 ② 隔离变压器的屏蔽层要良好接地。
 ③ 变压器的一次侧和二次侧分开。
 ④ PLC电源、I/O电源和其他设备电源分开。
 （3）选择合适的接地系统
 系统接地有浮地、直接接地和电容接地三种方式。对PLC控
制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地
方式。
7.4 PLC控制系统的抗干扰设计
隔离变压器
~220V
PLC
系统
滤波器
~220V
 7.4.2 控制系统的接地设计
 完善接地系统是提高PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
接地系统混乱主要是各个接地点的电位分布不均，不同接地点之
间存在地电位差，引起地环路干扰电流，影响PLC系统安全和正
常工作。因此，接地应以减小或消除同系统中不同性质的接地
（如防雷地、外壳地、工作地、静电地等）之间的电位差为目的，
严格按照对接地连接电阻的要求，选用适当的布线，将接地采用
分类汇总，最终与总接地板联结的方式，实现等电位连接。
7.4 PLC控制系统的抗干扰设计
隔离变压器
~220V
PLC
系统
滤波器
~220V
 7.4.2 控制系统的接地设计
 接地的目的有两个：其一是为了安全；其二是为了抑制干
扰。常用的接地方式有三种，分别是串联式单点接地、并
联式单点接地、多分支单点接地。PLC常用的接地方式是单
独接地。
 PLC控制系统的地线包括：系统地、交流地、屏蔽地和保护
接地等几种。
7.4 PLC控制系统的抗干扰设计
 7.4.2 抗电源干扰措施
 完善接地系统是提高PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之
一。接地系统混乱主要是各个接地点的电位分布不均，不
同接地点之间存在地电位差，引起地环路干扰电流，影响
PLC系统安全和正常工作。因此，接地应以减小或消除同系
统中不同性质的接地（如防雷地、外壳地、工作地、静电
地等）之间的电位差为目的，严格按照对接地连接电阻的
要求，选用适当的布线，将接地采用分类汇总，最终与总
接地板联结的方式，实现等电位连接。
 设计PLC系统接地时，应注意以下几点：接地线尽量采用较
大的线径；靠近控制器；尽量避开强电回路和主回路，不
能避开时，应垂直相交。
7.4 PLC控制系统的抗干扰设计
 7.4.3 抗I/O干扰设计
 与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各
类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两
种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入
的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射
感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰。
 由信号引入干扰会引起I／O信号工作异常和测量精度大大
降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，
还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成
逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰
造成I／O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况
也很多。
7.4 PLC控制系统的抗干扰设计
 7.4.3 抗I/O干扰设计
 （1）从抗干扰角度选择I/O模块，要考虑以下因素：
 1）I/O信号与内部回路隔离的模块比不隔离的模块抗干扰
性能好；
 2）无触点输出模块比有触点输出模块在控制器侧产生的干
扰小；
 3）输入信号ON/OFF电压差大抗干扰性能好。
 （2）安装与布线的注意事项
 1）动力线与信号线、输入信号线和输出信号线分开布线；
 2）远离干扰源，柜内PLC应远离动力线距离大于200mm；
 3）交流输出线和直流输出线不要使用同一根电缆，避免与
动力线并行。
7.4 PLC控制系统的抗干扰设计









7.4.3 抗I/O干扰设计
（3）考虑I/O端的接线
1）接线不要太长、输入输出分开；
2）输出端接线分为独立输出和公共输出，PLC输出端子若
接有感性负载，应施加隔离措施，抑制可能产生干扰；
3）输出端采用相应的吸收回路，加强吸收端的保护。
（4）对变频器干扰的抑制
1）加隔离变压器，与抗电源干扰措施相同；
2）使用滤波器；
3）使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加电抗器主
要是减少变频器在能量传输过程中的电磁辐射，以免影响
其他负载工作。
7.5 PLC控制系统的调试
第五节 PLC控制系统的调试
7.5 PLC控制系统的调试
 系统调试是系统在正式投入使用前的必须步骤。PLC控制
系统的调试既有硬件部分的调试，又要进行软件调试。
由于硬件接线比较简单，所以调试相对比较容易，主要
是对PLC程序的调试。控制系统调试步骤可按下图进行：
 7.5.1 应用程序离线调试
 首先是应用程序的检查过程，应随编
随检；其次条件允许，尽量进行模拟
调试；第三发现问题及时修改，防止
由于程序段过多难于检查出问题出现
的具体位置；在没有PLC硬件时，可
以采用仿真进行调试。
应用程序离线调试
控制系统硬件检查
应用程序在线调试
现场调试
7.5 PLC控制系统的调试
 7.5.2 控制系统硬件检查
 1.系统硬件电路通电前检查
 根据电气原理图、安装图、电器布置图检查各元件位置、
接线是否正确，外观有无损坏，保护电器整定值是否与保
护对象符合，重点检查交直流间、不同电压等级间及相间、
正负极之间是否有接线错误。具体步骤是：
 1）检查各电器的外接线端子号是否一致，重点是PLC的电
源和公共端；
 2）检查动力线路（主电路）的接线；
 3）检查PLC的供电电源和输出电源；
 4）最后对照原理图检查主回路和控制回路各接线的线号，
尤其是PLC端子与程序之间的对应。
7.5 PLC控制系统的调试
PLC电源
公共端
星接触器
QF
角接触器
公共端
主接触器
3N~55Hz 380V
L1 L2 L3
N
FR
FU
KM1 KM2 KM3
1L
KM1
0.0
0.1
0.2
.
2L
0.3
0.4
0.5
N
L1
M
L+
KM2
CPU 6ES7 212-BD22-0XB0
1M
0.1
0.2
0.3
2M
0.4
0.5
0.6
0.7
W1
W2
24V电源输出
公共端
星断开确认
KM3
过载保护
SB2 SB1 FR
停止按钮
KM3
V2
0.0
起动按钮
U2
M
3~
公共端
U1
V1
7.5 PLC控制系统的调试
 7.5.2 控制系统硬件检查
 2.系统硬件电路通电检查
 在充分了解系统的工作原理和控制功能的基础上，通电检
查的内容和步骤包括：
 1）通电检查供电电源，接通电源开关PLC上指示灯亮，如
有异常立即断开电源检查原因；
 2）检查输入点，按下按钮，各指示灯应该发光，连接的常
闭点断开时，该输入点应该熄灭；
 3）检查输出点，有时需要外围设备配合动作，PLC输出点
可以采用强制的办法使其接通，看外围设备是否动作，对
于有短路可能的两个输出点，要先断开电源，看其是否同
时动作。
7.5 PLC控制系统的调试
 7.5.3 应用程序在线调试
 将模拟调试完毕的应用程序下载到PLC，然后使PLC处于运
行状态，按控制要求运行程序，发现问题，及时解决。
 1.检查程序是否按设计要求运行，是否会出现死循环等故
障；
 2.对于出现的异常情况，重新检查程序，修改错误程序；
 3.如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩
短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后
再写入它们的实际设定值。
 4.把原有程序另存一个, 在另存的程序上作修改。文件命
名一个主要的程序名称，标注第几次修改，并加上修改的
日期，最好是在文件名外加上简要的修改标题。
7.5 PLC控制系统的调试
 7.5.4 现场调试
 PLC程序现场调试指在工业现场，所有设备都安装好后，所
有连接线都接好后的实际调试。也是PLC程序的最后调试。
现场调试的目的是，调试通过后，可交给用户使用，或试
运行。现场调试参与的人员较多，要组织好，要有调试大
纲。依大纲，按部就班地一步步推进。
 开始调试时，设备可先不运转，甚至不要带电。可随着调
试的进展逐步加电、开机、加载，直到按额定条件运转。
具体过程大体是:
 1）要查接线、核对地址。要逐点进行，要确保正确无误。
可不带电核对，那就是查线，较麻烦。也可带电查，加上
信号后，看电控系统的动作情况是否符合设计的目的。
7.5 PLC控制系统的调试
 7.5.4 现场调试
 2）检查模拟量输入输出。看输入输出模块是否正确，工作
是否正常。必要时，还可用标准仪器检查输入输出的精度。
 3）检查与测试指示灯。控制面板上如有指示灯，应先对应
指示灯的显示进行检查。一方面，查看灯坏了没有，另一
方面检查逻辑关系是否正确。指示灯是反映系统工作的一
面镜子，先调好它，将对进一步调试提供方便。
 4）检查手动动作及手动控制逻辑关系。完成了以上调试，
继而可进行手动动作及手动控制逻辑关系调试。要查看各
个手动控制的输出点，是否有相应的输出以及与输出对应
的动作，然后再看，各个手动控制是否能够实现。如有问
题，立即解决。
7.5 PLC控制系统的调试
 7.5.4 现场调试
 5）半自动工作。如系统可自动工作，那先调半自动工作能
否实现。哪个步骤或环节出现问题，就着手解决哪个步骤
或环节的问题。
 6）自动工作。在完成半自动调试后，可进一步调试自动工
作。
 7）调试模拟量、脉冲量控制。最主要的是选定合适控制参
数。参数也要作多种选择，再从中选出最优者。有的PLC能
够自整定获得PID参数。
 8）异常条件检查，完成上述所有调试，整个调试基本也就
完成了。为系统顺利运行起见，再进行异常条件检查，找
出一些难以避免的非法操作、停机保护或是报警提示。
本章小结
PLC控制系统设计与调试的一般步骤
（一）分析被控对象并提出控制要求
详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、
电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要
求，确定控制方案，拟定设计任务书。
（二）确定输入／输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：
按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备
（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从
而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。
（三）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。
本章小结
PLC控制系统设计与调试的一般步骤
（四）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
1.分配I/O点
画出PLC的I/O点与输入／输出设备的连接图或对应关系表，
该部分也可在第２步中进行。
2.设计PLC外围硬件线路
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。
本章小结
PLC控制系统设计与调试的一般步骤
（五）PLC程序设计
1. 程序设计
根据系统的控制要求，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。除此之外，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，。
本章小结
PLC控制系统设计与调试的一般步骤
（五）PLC程序设计
2. 程序模拟调试
程序模拟调试的基本思想是，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。根据产生现场信
号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形
式。
1）硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输
入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的
方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。
2）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现
场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，
可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。
本章小结
PLC控制系统设计与调试的一般步骤
（六）硬件实施
硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。由于程序设计
与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。主要内容
有：
1） 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
2）设计系统各部分之间的电气互连图。
3）根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。
（七）联机调试
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐
进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调
试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。
全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要
修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。
（八）整理和编写技术文件
技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程
序以及使用说明书等。