凯发下载设计一个PLC控制系统以下七个步骤(精

原创 2020-07-07 21:19  阅读

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  设计一个 PLC 控制系统以下七个步骤 1. 系统设计与设备选型 a. 分析你所控制的设备或系统。PLC 最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器,机群或一 个生产过程。 b. 判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求。(选型要求) c. 判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度,分析内存容量是否够。 2. I/O 赋值(分配输入输出) a. 将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值,与 PLC 的输入编号相对应。(列表) b. 将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值,与 PLC 的输出编号相对应。(列表) 3. 设计控制原理图 a. 设计出较完整的控制草图。 b. 编写你的控制程序。 c. 在达到你的控制目的的前提下尽量简化程序。 4. 程序写入 PLC 将你的程序写入可编程控制器。 5. 编辑调试修改你的程序 a.程序查错(逻辑及语法检查) b.在局部插入 END,分段调试程序。 c.整体运行调试 6. 监视运行情况 在监视方式下,监视一下你的控制程序的每个动作是否正确。如不正确返回步骤 5,如果正确则作第七步。 7. 运行程序(千万别忘记备份你的程序)首先,DCS 和 PLC 之间有什么不同? 1、从发展的方面来说: DCS 从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此,DCS 从先天性来说较为侧重仪表的控制,比如我们使用的 YOKOGAWA CS3000 DCS 系统甚至没有 PID 数量的限制(PID,比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控 制的标准算法,通常 PID 的数量决定了可以使用的调节阀数量)。 PLC 从传统的继电器回路发展而来,最初的 PLC 甚至没有模拟量的处理能力,因此,PLC 从开始就强调的 是逻辑运算能力。 2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说: 市场上控制类产品繁多,无论 DCS 还是 PLC,均有很多厂商在生产和销售。对于 PLC 系统来说,一般没有 或很少有扩展的需求,因为 PLC 系统一般针对于设备来使用。一般来讲,PLC 也很少有兼容性的要求,比如两 个或以上的系统要求资源共享,对 PLC 来讲也是很困难的事。而且 PLC 一般都采用专用的网络结构,比如西门 子的 MPI 总线性网络,甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。 DCS 在发展的过程中也是各厂家自成体系,但大部分的 DCS 系统,比如横河 YOKOGAWA 、霍尼维尔、ABB 等等,虽说系统内部(过程级)的通讯协议不尽相同,但操作级的网络平台不约而同的选择了 以太网络,采用标准或变形的 TCP/IP 协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中,控制器、计算 机均作为一个节点存在,只要网络到达的地方,就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外,基于 windows 系统的 OPC、DDE 等开放协议,各系统也可很方便的通讯,以实现资源共享。 3、从数据库来说: DCS 一般都提供统一的数据库。换句话说,在 DCS 系统中一旦一个数据存在于数据库中,就可在任何情况 下引用,比如在组态软件中,在监控软件中,在趋势图中,在报表中……而 PLC 系统的数据库通常都不是统一 的,组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的 S7 400 要到了 414 以上才称为 DCS?因为西门子的 PCS7 系统才使用统一的数据库,而 PCS7 要求控制器起码到 S7 414-3 以上的型号。 4、从时间调度上来说: PLC 的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC 程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。(现 在一些新型 PLC 有所改进,不过对任务周期的数量还是有限制)而 DCS 可以设定任务周期。比如,快速任务等。 同样是传感器的采样,压力传感器的变化时间很短,我们可以用 200ms 的任务周期采样,而温度传感器的滞后 时间很大,我们可以用 2s 的任务周期采样。这样,DCS 可以合理的调度控制器的资源。 5、从网络结构发面来说: 一般来讲,DCS 惯常使用两层网络结构,一层为过程级网络,大部分 DCS 使用自己的总线协议,比如横河 的 Modbus、西门子和 ABB 的 Profibus、ABB 的 CAN bus 等,这些协议均建立在标准串口传输协议 RS232 或 RS485 协议的基础上。现场 IO 模块,特别是模拟量的采样数据(机器代码,213/扫描周期)十分庞大,同时现 场干扰因素较多,因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于 RS485 串口异步通讯方式的总 线结构,符合现场通讯的要求。 IO 的采样数据经 CPU 转换后变为整形数据或实形数据,在操作级网络(第二层网络)上传输。因此操作级 网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准,同时因操作级网络一般布置在控制室内,对 抗干扰的要求相对较低。因此采用标准以太网是最佳选择。TCP/IP 协议是一种标准以太网协议,一般我们采用 1 00Mbit/s 的通讯速度。 PLC 系统的工作任务相对简单,因此需要传输的数据量一般不会太大,所以常见的 PLC 系统为一层网络结 构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起,要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC 不会或很少使 用以太网。 6、从应用对象的规模上来说: PLC 一般应用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁,而大型的应用一般都是 DC S。当然,这个概念不太准确,但很直观,习惯上我们把大于 600 点的系统称为 DCS,小于这个规模叫做 PLC。 我们的热泵及 QCS、横向产品配套的控制系统一般就是称为 PLC。 说了这么多 PLC 与 DCS 的区别,但我们应该认识到,PLC 与 DCS 发展到今天,事实上都在向彼此靠拢, 严格的说,现在的 PLC 与 DCS 已经不能一刀切开,很多时候之间的概念已经模糊了。现在,我们来讨论一下彼 此的相同(似)之处。 1、从功能来说: PLC 已经具备了模拟量的控制功能,有的 PLC 系统模拟量处理能力甚至还相当强大,比如横河 FA-MA3、 西门子的 S7 400、 ABB 的 Control Logix 和施耐德的 Quantum 系统。 而 DCS 也具备相当强劲的逻辑处理能力, 比如我们在 CS3000 上实现了一切我们可能使用的工艺联锁和设备的联动启停。 2、从系统结构来说: PLC 与 DCS 的基本结构是一样的。PLC 发展到今天,已经全面移植到计算机系统控制上了,传统的编程器 早就被淘汰。小型应用的 PLC 一般使用触摸屏,大规模应用的 PLC 全面使用计算机系统。和 DCS 一样,控制 器与 IO 站使用现场总线 异步串口通讯协议的总线方式),控制器与计算机之 间如果没有扩展的要求,也就是说只使用一台计算机的情况下,也会使用这个总线通讯。但如果有不止一台的计 算机使用,系统结构就会和 DCS 一样,上位机平台使用以太网结构。这是 PLC 大型化后和 DCS 概念模糊的原 因之一。 3、PLC 和 DCS 的发展方向: 小型化的 PLC 将向更专业化的使用角度发展,比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大 型的 PLC 与 DCS 的界线逐步淡化,直至完全融和。 DCS 将向 FCS 的方向继续发展。FCS 的核心除了控 制系统更加分散化以外,特别重要的是仪表。FCS 在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信 号采集和提供人机界面以及逻辑控制,整个模拟量的控制分散到现场仪表,仪表与控制系统之间无需传统电缆连 接,使用现场总线连接整个仪表系统。(目前国内有横河在中海壳牌石化项目中用到了 FCS,仪表级采用的是智能 化仪表例如:EJX 等,具备世界最先进的控制水准)。 ○如何正确对待 PLC 和 DCS? 我个人从不强调 PLC 和 DCS 之间孰优孰劣,我把它们使用了一个新名词控制类产品。我们提供给用户的 是最适合用户的控制系统。绝大多数用户不会因为想使用一套 DCS 而去使用 DCS,控制类产品必须定位在满足 用户的工艺要求的基础之上。其实提出使用 DCS 还是 PLC 的用户大抵是从没接触过自控产品或有某种特殊需求 的。过分强调这个东东只会陷入口舌之争。 从 PLC 与 DCS 之间的区别和共同之处我们了解了控制类产品的大抵情况。注意,作为专业人士,我们自己 不要为产品下 PLC 还是 DCS 的定义,自己的心理上更不能把产品这样来区别对待。 从概念上讲,PLC、DCS 本来就不是一个逻辑层次上的概念,从名称上就能看出:PLC 是以功能命名,DC S 是以体系结构命名。PLC 就可以组成 DCS 嘛!当然性能差异还是现实的存在,但要具体看产品和需要。从应 用角度来说,简单地以 PLC、DCS 来区分,往往走入误区。 DCS 控制系统与 PLC 控制区别 1. DCS 是一种分散式控制系统,而 PLC 只是一种(可编程控制器)控制装置,两者是系统与装置的区 别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC 装置只实现本单元所具备的功能. 2. 在网络方面,DCS 网络是整个系统的中枢神经, 和利时公司的 MACS 系统中的系统网采用的是双冗余的 1 00Mbps 的工业以太网,采用的国际标准协议 TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络,系统的拓展性与开 放性更好.而 PLC 因为基本上都为个体工作,其在与别的 PLC 或上位机进行通讯时,所采用的网络形式基本都是 单网结构,网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上,PLC 没有很好的保护措施。我们采用电源,CPU,网 络双冗余. 3. DCS 整体考虑方案,操作员站都具备工程师站功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的 关系,任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制, 协调控制;而单用 PLC 互相连接构成的系统,其 站与站(PLC 与 PLC)之间的联系则是一种松散连接方式,是做不出协调控制的功能。 4. DCS 在整个设计上就留有大量的可扩展性接口,外接系统或扩展系统都十分方便,PLC 所搭接的整个系 统完成后,想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。 5. DCS 安全性:为保证 DCS 控制的设备的安全可靠,DCS 采用了双冗余的控制单元,当重要控制单元出 现故障时,都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元,保证整个系统的安全可靠。PLC 所搭接的系统基 本没有冗余的概念,就更谈不上冗余控制策略。特别是当其某个 PLC 单元发生故障时,不得不将整个系统停下 来,才能进行更换维护并需重新编程。所以 DCS 系统要比其安全可靠性上高一个等级。 6. 系统软件,对各种工艺控制方案更新是 DCS 的一项最基本的功能,当某个方案发生变化后,工程师只需 要在工程师站上将更改过的方案编译后,执行下装命令就可以了,下装过程是由系统自动完成的,不影响原控制 方案运行。系统各种控制软件与算法可以将工艺要求控制对象控制精度提高。凯发下载而对于 PLC 构成的系统来说,工 作量极其庞大,首先需要确定所要编辑更新的是哪个 PLC,然后要用与之对应的编译器进行程序编译,最后再用 专用的机器(读写器)专门一对一的将程序传送给这个 PLC,在系统调试期间,大量增加调试时间和调试成本, 而且极其不利于日后的维护。在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中型控制项目中(500 点以上), 基本不采用全部由 PLC 所连接而成的系统的原因。 7. 模块:DCS 系统所有 I/O 模块都带有 CPU,可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换,故障带电 插拔,随机更换。而 PLC 模块只是简单电气转换单元,没有智能芯片,故障后相应单元全部瘫痪。 我们不得不从 PLC 和 DCS 的起源谈起:PLC 的发展基于制造业的现场控制需求,DCS 大发展基于化工行 业的连续过程控制和监控。从控制需求分类看,控制系统可分成:顺序控制(PLC 的基本功能)、过程控制(D CS)、位置控制(CNC)、传动控制(调速或同步),但从发展的角度来看,这几部分控制方式在渐渐融合。 如果非要说出不同来,我认为有如下几点: 1、面向对象不同:PLC 面向一般工控制领域,通用性强。DCS 偏重过程控制,用于化工行业。 2、DCS 强调连续过程控制的精度,可实现 PID、前馈、串级、多级、模糊、自适应等复杂控制,一般 PLC 仅具 有 PID 功能,控制精度不如 DCS 高。 3、DCS 系统具有功能强大的 SCAND 软件包,具有配方功能,并针对不同行开发了专家软件(化工工艺参 数配置和控制算法),比 PLC 应用方便。 最后需要说的,现代 PLC 已经能够完成 DCS 的绝大部分功能,并能做冗余或热备,模块也可以带电插拔。 选用 PLC 还是 DCS 关键看你面向的对象是什么。经济、可靠、便捷才是最重要的。

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