【连载】老曹带你做大神之走进奇妙的工控世界（五）

每周二，由老曹带领大家一步一步进入到自动化控制系统的奇妙世界；一步一步告诉大家如何从一张P & ID（Piping and Instrumentation diagram）图设计一套PLC控制系统，其中包括：IO点统计、PLC选型、IO表设计、IO端子图设计、机柜布置图设计、总线设计、网络设计、PLC程序编制、上位机画面编制、文档制作；让你轻轻松松完整以PLC为主控制器的控制系统设计。

截止上一节我们完成了PLC的硬件和软件选型，本节我们来讲PLC控制系统的构成：

一个完整的PLC控制系统应该由上位机、控制柜和现场仪表和设备构成。现场仪表和设备本文不做介绍，因为牵涉的面比较广，有电机、阀门、仪表等等，每一个都可以独立为一个专业，本节我们首先介绍上位机：

1、上位机的选型

上位机一般我们会包括工程师站，操作员站，历史服务器，数据服务器等；本系统根据设计要求我们配置一台工程师站，两台操作员站，均选择研华的IPC610H工控机。具体配置大家满足上位组态软件和编程软件的要求即可。本系统设计的编程软件是RSLogix5000，组态软件是Intouch 10.0，因此我们工控机可以选择如下配置：

•  CPU：I5-2400

• 硬盘：1T

• 内存：4G

• 显卡：VGA+DVI

• 网卡：双网卡 2×1000Mbps

• 光驱：R/W DVD 16X

另外每台上位机配置一台显示器，用于系统显示。

另外工程师站必须安装的软件包括，Mircosoft office，Adobe Acrobat， AutoCAD 或者 EPlan，以及组态软件开发版（Intouch）。一般来讲操作员站安装组态软件运行版即可。

2、控制柜设计

2.1 IO表设计

由于PLC控制柜的设计基础是IO表，因此本节我们来讲如何做IO表，IO表大家听起来都觉得很简单，不就是DI，DO，AI，AO等对应的设备描述么，其实不然，一张完整的IO表至少包含以下几部分内容：

1、序号

2、位号：设备来源于哪里？

3、变量编号：KKS编码，每个变量唯一的编码，用于标识电缆号；

4、名称：IO描述

5、信号类型：DI、DO、AI（4-20mA & 0-10V）、RTD、AO（4-20mA & 0-10V）

6、PLC模块地址 1I 0.0 （第一个模块的第一个点）

7、PLC标签地址：HUA0_EN:1:I.Data.0

• KKS编码说明：

KKS编码本来为发电厂的一种设备标识系统，但是也经常被用于其他同类型控制系统，主要构成如下：

比如：KKS编码为Y0GNF81AP001XP01

Y：扩建系统的公用系统

0：全厂唯一的系统，0代表此代码适合全厂电气和控制仪表专业，不适合土建，土建为F0=1

GNF：系统编号，一般G代表电气设备；本系统为废水零排放系统

81：子系统 化学地沟排水箱

AP：泵组  

AA：阀门

001：泵编号为001

X：信号起点（输入信号） 

Y：信号终点（输出信号）

P：测量仪表实验设备

01：信号编号

所以一个编码可以很轻松看出来，这根电缆是从废水零排放系统 化学水地沟排水箱 001号泵的运行信号过来。而且通过类似的编码可以很轻松的判断电缆的走向，同时去统计电缆的长度。

本系统IO表见下图：

当IO表出来以后，我们就可以轻松地统计输入继电器的数量，输出继电器的数量以及IO端子的数量，这样我们就可以进入下一步控制柜的设计，控制柜我们一般分为三种：

2.2 电源控制柜

中大型PLC控制系统，电源系统一定单独设计，用于做整个系统的电源分配；一般PLC控制系统主要包含220VAC以及24VDC或者110VDC三种电压等级，我们一般会设计两路220VAC输入，通过开关电源将电压转换为24VDC以提供给PLC IO系统或者仪表系统。

常规的PLC系统大家可以按上图进行电源系统的设计；几个常见电源分配回路可参考下图：

 电源柜电源分配图

 220VAC电源分配图

PLC电源和24VDC电源分配图

 IO模块电源分配图

所以一个完整的电源控制柜包括本机柜供电，外部220VAC远程柜供电，24VDC电源分配几部分。

当电源原理图和各分配电路出来，我们就可以统计出电源柜内元器件，开关、浪涌、接触器、电源切换器、UPS等，这个时候我们就可以设计电源柜的布置图。其实当电源柜的设备清单出来以后，我们一套完整控制系统的设备清单已经逐渐清晰了，差的就是网络设备清单了。

本节内容就讲这么多，下节为大家介绍，PLC主控制柜和IO控制柜的设计，以及为什么部分控制系统需要增加输入隔离继电器来进行输入隔离，以及常见的信号干扰问题如何处理。

作者介绍

曹俊义：资深工业网络通讯专家，工业自动化控制系统专家，ProSoft产品顶级技术专家。 

   工业通讯领域沉浸十数年，深喑各种工业通讯协议和工业网络架构以及国内外多种主流PLC应用和操作、熟知罗克韦尔、施耐德、西门子、GE等知名品牌的冗余系统，对工业无线通讯、工业物联网、工业IT与OT的融合，有着前瞻性的独到见解和务实的实践经验。

   现任伟联科技董事长。努力为中国工业信息化、数字化、智能化的深入发展做出贡献。