第十一章可編程序控制器系統(tǒng)設計及輔助設備應用11-1主要應從哪幾個方面選擇PLC？答：1、I/O點數(shù)需求：統(tǒng)計系統(tǒng)所需的數(shù)字量輸入/輸出（DI/DO）、模擬量輸入/輸出（AI/AO）點數(shù)，預留10%-15%的余量以應對未來擴展。2、性能指標：掃描速度：需滿足系統(tǒng)實時性要求，例如高速計數(shù)、運動控制場景對掃描周期敏感。內(nèi)存容量：取決于程序復雜度和數(shù)據(jù)存儲需求（如歷史數(shù)據(jù)記錄）。3、指令系統(tǒng)與編程軟件：支持的編程語言（如梯形圖、STL、FBD）是否符合工程師習慣。編程軟件是否友好，是否支持遠程維護、在線調(diào)試等功能。4、擴展能力：是否支持擴展模塊（如通信模塊、特殊功能模塊）。總線類型是否與現(xiàn)有設備兼容。5、環(huán)境適應性：工作溫度、濕度、抗干擾能力是否滿足工業(yè)現(xiàn)場需求。防護等級（如IP20、IP65）是否適配安裝場景。6、品牌與成本：主流品牌（西門子、三菱、施耐德、歐姆龍）的技術支持和生態(tài)更完善，但需評估成本效益。11-2什么叫“離線編程”和“在線編程”？各適用于什么場合？答：離線編程定義：在計算機上編寫、調(diào)試PLC程序，不直接連接PLC。程序完成后再下載到PLC中運行。適用場景：新系統(tǒng)開發(fā)階段，無需實時硬件交互；對現(xiàn)有程序進行大規(guī)模修改或重構。在線編程定義：通過編程軟件直接連接運行中的PLC，實時修改程序或監(jiān)控變量。適用場景：生產(chǎn)現(xiàn)場的緊急故障修復；微調(diào)已運行程序的參數(shù)（如定時器時間、PID參數(shù)）；實時監(jiān)控設備狀態(tài)和數(shù)據(jù)。11-3編寫PLC控制程序的基本原則是什么？答：1、邏輯清晰，結構化設計功能分塊（如主程序、子程序、中斷程序），避免代碼冗長。采用模塊化編程，提高代碼復用性。2、安全性與可靠性設計電氣互鎖（如正反轉(zhuǎn)接觸器互鎖）和軟件互鎖（如限位保護）?？紤]故障安全（Fail-Safe）機制，如急停按鈕優(yōu)先切斷輸出。3、可讀性與可維護性合理使用注釋，標注關鍵邏輯和變量用途。變量命名遵循統(tǒng)一規(guī)范（如I0.0表示輸入點，M0.1表示中間繼電器）。4、性能優(yōu)化減少程序掃描周期，避免不必要的循環(huán)和嵌套。合理分配內(nèi)存，優(yōu)先使用直接尋址（如%I、%Q）而非間接尋址。5、兼容性與擴展性預留I/O點和程序空間，便于未來功能擴展。避免使用過于特殊的指令，確保程序可移植到其他型號PLC。11-4用PLC代替原有繼電器控制柜時，應注意處理哪些問題？答：1、I/O接口匹配確認原有繼電器的電壓等級（如24VDC、220VAC）與PLC輸出模塊兼容。對于感性負載（如接觸器、電磁閥），需添加浪涌保護（如RC吸收電路或二極管）。2、邏輯轉(zhuǎn)換將繼電器電路的硬接線邏輯轉(zhuǎn)換為PLC程序時，注意觸點的常開/常閉狀態(tài)對應關系。處理時間繼電器功能時，需計算PLC定時器的時基（如100ms或1s）。3、故障診斷與報警增加PLC程序中的故障檢測功能（如過載、短路），并設計報警輸出。保留原控制柜的緊急停止按鈕，直接連接到PLC的輸入點。4、程序調(diào)試與過渡分階段調(diào)試，先模擬運行程序，再逐步接入實際負載。設計手動/自動切換功能，便于過渡期間的操作。5、文檔更新更新電氣原理圖和PLC程序文檔，標注與原繼電器電路的差異點。11-5在PLC安裝布線時應注意什么問題？對于外接感性負載的PLC輸出端通常采用哪些保護措施？答：1、環(huán)境要求安裝在通風良好、溫度適宜（通常0-55°C）的控制柜內(nèi)，避免陽光直射和潮濕。遠離強電磁干擾源（如大型電機、變壓器）。2、電源與接地使用獨立電源，避免與大負載設備共用同一回路。PLC接地端需可靠接地（接地電阻≤100Ω），且與動力設備接地分開。3、布線規(guī)范信號線與動力線分開敷設，避免平行走線，建議使用屏蔽電纜。數(shù)字量信號線與模擬量信號線分開線槽，模擬量信號采用雙絞屏蔽線。4、輸入/輸出接線DI/DO點應標注清晰，避免混淆。對于高頻輸入信號（如編碼器），需考慮信號衰減和抗干擾措施。11-6防盜器示意圖如圖11-54所示，用PLC構成該控制系統(tǒng)，編出程序。防盜器自動控制的要求如下：（1）門、窗、天花板裝有光電開關（X2-X7），自動檢測和感知入侵者，并且5s后發(fā)出警報（Y1）。（2）防盜器有停電檢測裝置（X1），電網(wǎng)停電時，將蓄電池（Y2）供應給防盜系統(tǒng)。（3）防盜器投入使用時，電網(wǎng)通過充電裝置（Y0）對蓄電池充電。答：11-7如圖11-55所示，水泵自動抽水至儲水塔，用PLC構成此控制系統(tǒng)，并編寫程序。控制系統(tǒng)功能要求如下：（1）若液位傳感器SL4檢測到地上蓄水池有水，并且SL2檢測到水塔未達到滿水位時，抽水泵電動機運行抽水至水塔。（2）若SL4檢測到蓄水池無水，電動機停止運行，同時指示燈亮。（3）若SL3檢測到水塔水位低于下限，水塔無水指示燈亮。（4）若SL2檢測到水塔滿水位（高于上限），電動機停止運轉(zhuǎn)。（5）發(fā)生停電，恢復供電時，抽水泵自動控制系統(tǒng)繼續(xù)工作。答：或：11-8MCGS進行PLC設備組態(tài)時需要加入通用串口父設備，其作用是什么？答：在MCGS中，通用串口父設備是構建串口通信鏈路的基礎組件，其核心作用是為下層的PLC等子設備提供統(tǒng)一的串口通信參數(shù)配置環(huán)境。具體而言，通用串口父設備負責設定串口的基本屬性（如串口號、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗方式等），這些參數(shù)決定了MCGS與PLC之間的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則。當添加PLC子設備（如西門子S7-200驅(qū)動）時，需將其掛載在通用串口父設備下，此時子設備會繼承父設備的串口配置，從而實現(xiàn)MCGS與PLC之間的物理通信鏈路建立。簡言之，通用串口父設備相當于串口通信的“管理者”，為PLC等設備提供標準化的通信接口和參數(shù)框架，確保數(shù)據(jù)交互的穩(wěn)定性和一致性。11-9MCGS觸摸屏可以通過哪種方式下載程序？如果沒用觸摸屏能否通過軟件仿真來驗證界面的設計效果？答：MCGS觸摸屏下載程序的方式主要包括USB下載、以太網(wǎng)下載和SD卡下載。其中，USB下載通過USB線纜連接觸摸屏與計算機，是最常用的方式；以太網(wǎng)下載需在同一局域網(wǎng)內(nèi)配置IP地址，適用于遠程或批量下載；SD卡下載則是將程序拷貝至SD卡后插入觸摸屏進行更新。若沒有實際觸摸屏，完全可以通過MCGS軟件自帶的仿真功能驗證界面設計效果。在MCGS組態(tài)環(huán)境中，可啟用“模擬運行”模式，該模式會在計算機上虛擬出觸摸屏的界面和操作邏輯，支持對界面元素的交互、數(shù)據(jù)動態(tài)顯示等功能進行測試，無需硬件即可確認界面設計的正確性和用戶體驗。11-10MCGS工程設計主要分為哪幾個過程？答：MCGS工程設計是一個系統(tǒng)性的流程，主要可分為以下幾個關鍵過程：首先是需求分析與規(guī)劃，明確工程的控制目標、監(jiān)控對象及功能需求，確定與PLC等設備的通信方式和數(shù)據(jù)交互邏輯；其次是工程建立與配置，在MCGS中創(chuàng)建新工程，設置工程名稱、路徑等基本信息，并根據(jù)硬件環(huán)境配置系統(tǒng)參數(shù)；第三是設備組態(tài)設計，添加與PLC通信所需的通用串口父設備及對應驅(qū)動（如西門子S7-200驅(qū)動），配置通信參數(shù)并測試連接狀態(tài)；第四是實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)，定義工程所需的變量（如液位值、閥門狀態(tài)等），設置變量的類型、初始值、上下限等屬性，建立與PLC寄存器的映射關系；第五是界面設計與動畫連接，利用MCGS繪圖工具設計人機交互界面（如主界面、控制界面、趨勢曲線界面等），并將界面元素與實時數(shù)據(jù)庫變量關聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示和操作控制；第六是腳本程序編寫，針對復雜邏輯控制（如自動控制策略、報警處理）編寫腳本程序，增強工程的智能化功能；最后是調(diào)試與優(yōu)化，通過仿真運行或連接實際硬件，測試工程的功能完整性，排查通信故障、界面交互問題等，并進行優(yōu)化完善。11-11下載MCGS組態(tài)軟件，設計一個水箱液位控制系統(tǒng)，PLC采用西門子S7-200，要求完成MCGS的設備組態(tài)設計、實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)設計和界面設計。答：首先進行設備組態(tài)設計：打開MCGS新建工程后進入設備窗口，添加通用串口父設備并配置串口號、波特率（如9600）、數(shù)據(jù)位8、停止位1等參數(shù)，確保與S7-200的串口設置一致；然后在父設備下添加“西門子S7-200PPI”驅(qū)動，設置PLC站地址（如2）并通過設備測試驗證通信是否正常，確保能讀寫PLC的寄存器。接著進行實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)設計：在實時數(shù)據(jù)庫模塊中創(chuàng)建變量，如輸入型變量“液位值”關聯(lián)PLC的模擬量寄存器VD0以讀取實際液位，輸出型變量“水泵控制”和“閥門控制”分別關聯(lián)Q0.0和Q0.1以控制啟停，再定義“液位設定值”“報警上限”“報警下限”等中間變