PLC控制系统设计方案流程

原创 2020-05-08 15:56  阅读

  PLC 控制系统设计流程 设计控制系统时应遵循一定的设计流程,掌握设计流程,可以增 加控制系统的设计效率和正确性。 被控对象的分析与描述 分析被控对象就是要详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作 特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析的全面而准确。 在控制系统设计时,往往需要达到一些特定的指标和要求,即满足实 际应用或是客户需求。在分析被控对象时,必须考虑这些指标和要求。 在全面的分析之后,就需要按照一定的原则,准确地用工程化的方法 描述被控对象,为控制系统设计打好基础。 1)系统规模 根据被控对象的工艺流程、复杂程度和客户的技术要求确定系统 的规模,可以分为大、中、小三种规模。确保硬件资源有一定裕量而 不浪费。 小规模控制系统适用于单机或小规模生产过程,以顺序控制为 主,信号多为开关量,且 I/O 点数较少(低于 128 点),精度和响应 时间要求不高。一般选用 S7-200 就可达到控制要求 中等规模控制系统适用于复杂逻辑和闭环控制的生产过程,I/O 点数较多(128 点到 512 点之间),需要完成某些特殊功能,如 PID 控制等。一般选用 S7-300 等。 大规模控制系统适用于大规模过程控制、dcs 系统和工厂自动化 网络控制,I/O 点数较多(高于 512 点),被控对象的工艺过程较复 杂,对于精度和响应时间要求较高。应选用具有智能控制、高速通信、 数据库、函数运算等功能的高档 plc,如 S7-400 等。 2)硬件配置 根据系统规模和客户的技术对控制系统 I/O 点数进行估算。分析 被控对象工艺过程,统计系统 I/O 点数和 I/O 类型。按照设备和生产 区域的不同进行划分,明确各个 I/O 点的位置和功能。再加上 10%~ 20%的备用量列出详细的 I/O 点清单。 3)软件配置 根据控制系统设计要求选择适合的软件,包括系统平台软件、编 程软件。 上位机监控软件的选择。首先需考虑监控的点数限制;是否有报 警显示、趋势分析、报表打印以及历史记录功能。 4)控制功能 要正确的进行控制系统的规模选择,首先要了解各家控制器的特 性,比如性能参数、应用场合、行业解决方案,以及可靠性和通用性 等。如何选择一个控制系统,一般遵循以下几点: 控制系统是否需要冗余、I/O 信号模块是否需要冗余、通讯是否 需要冗余。 控制点数有多少,包括数字量输入和输出点数、模拟量输入和输 出点数。 被控对象工艺是否复杂,是否需要实现特殊功能,比如防喘控制 等。 系统正常运行时,控制器的负载率是否有足够的工作裕量;I/O 信号点是否需要一定的余量。 针对数字信号,是否需要继电器隔离;考虑输入信号的电压和电 流等级;输出信号是否需要固态继电器输出。 针对模拟量信号,是否需要安全隔离栅;信号的类型,电压型还 是电流型;电压和电流的测量范围。不一样的信号类型,需要选择不 一样的 I/O 信号模块。 用于温度测量的信号模块,考虑是热电阻还是热电偶。 信号模块是否需要在线带电插拔更换。如果需要,还需考虑附加 特殊的背板插槽。 当系统和外部出现故障时,比如信号短路或锻炉,这时信号模块 是否需要将输入输出信号自动切换到预先设置的安全值。如有要求, 需考虑选用故障安全型的控制器和信号模块。 当需要和第三方设备通讯时,需考虑通讯距离的长短,以及相应 的通讯接口协议等,选用不同的通讯模块。 针对系统中的重要连锁信号,是否需要特殊的 SOE 模块,来记录 信号变化的时间先后顺序。 熟悉被控对象是设计控制系统的基础。只有深入了解被控对象以 及被控过程,才能够提出合理科学的控制方案。 1)分析被控对象。详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作 特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析得全面而准确。 2)画出工艺流程图。经过第一步,应对被控对象的整个工艺流 程有了深入的了解,为了更直观、简洁的表示,画出工艺流程图,为 后面的系统设计做准备。 3)分析并明确控制任务。根据已经做好的工艺流程图,工程师 可以把用户提出的控制要求转换为专业术语,对其逐一进行分解,并 从控制的角度将其中的要求转化为多个控制回路。对于过程控制系统 可用 PID 图来表示其中的控制关系。

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