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西门子TP700
2023-04-07 05:42  浏览:88
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分配I/O点。分配PLC的输入输出点,编制出输入/输出分配表或者画出输入/输出端子的接线图后,以进行PLC程序设计,同时可进行控制柜或操作台的设计。

⑦设计应用系统梯形图程序。根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图,即编程。这一步是整个应用系统设计的核心工作,也是比较困难的一步,要设计好梯形图,首先要十分熟悉控制要求,同时还要有一定的电气设计的实践经验。

⑧将程序输入PLC。当使用简易编程器将程序输入PLC时,需要先将梯形图转换成指令助记符,以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时,可通过上下位机的连接电缆将程序下载到PLC中去。

⑨进行软件测试。程序输入PLC后,应先进行测试工作。因为在程序设计过程中,难免会有疏漏的地方。因此在将PLC连接到现场设备上去之前,必须进行软件测试,以排除程序中的错误,同时也为整体调试打好基础,缩短整体调试的周期。

⑩应用系统整体调试。在PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完成后,就可以进行整个系统的联机调试,如果控制系统是由几个部分组成,则应先作局部调试,然后再进行整体调试;如果控制程序的步序较多,则可先进行分段调试,然后再连接起来总调。调试中发现的问题,要逐一排除,直至调试成功。编制技术文件。系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图。

2.1.2 PLC控制系统的硬件选择(1)PLC机型选择的基本原则

①合理的结构型式。PLC按结构分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和控制室安装两类。整体型PLC的I/O点数固定,因此用户选择的余地较小,每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,所以一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中。

模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡,因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数,功能扩展方便灵活,I/O点数量、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类多,选择余地较大。维修时只要更换模块,判断故障的范围也很方便。因此,模块式PLC一般适用于较复杂系统和环境差的场合。机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争佳的性能价格比。

②安装方式选择。根据PLC的安装方式,系统分为集中式、远程I/O式和多台PLC联网分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低。大型系统经常采用远程I/O式,因为它们的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在I/O装置附近,I/O连线比集中式的短,但需要增设驱动器和远程I/O电源。多台联网分布式适用于多台设备分别独立控制,又要相互联系的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通信模块。

③功能要求。一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能,对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主,带少量模拟量控制的系统,可选用能带A/D和D/A单元。具有加减算术运算,数据传送功能的增强型低档PLC。

对于控制较复杂,要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能,可视控制规模大小及复杂程度,选用中档或PLC。但是中、PLC价格较贵,一般大型机主要用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。

④响应速度的要求。PLC的扫描工作方式引起的延迟可达2~3个扫描周期,对于大多数应用场合来说,PLC的响应速度都可以满足要求,不是主要问题。然而对于某些个别场合,则要求考虑PLC的响应速度。为了减少PLC的I/O响应的延迟时间,可以选用扫描速度高的PLC,或选用具有高速I/O处理功能指令的PLC,或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。

⑤系统可靠性的要求。对于一般的控制系统,PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。

⑥机型统一。一个企业,应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑以下三个方面的问题。

● 同一机型的PLC,其编程方法相同,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。

● 同一机型的PLC,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。

● 同一机型的PLC,其外围设备通用,资源可共享,易于联网通信,配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。

由于生产PLC的厂商很多,有时会感到无从下手解决选型问题。一般地说,对哪一家公司哪个型号的PLC了解得多,特别是对它的指令和编程软件熟悉,则选用该公司的PLC为好。因为从可靠性、性能指标上各家公司的产品大同小异。若设备(或产品)或进口设备上已经用了某一种型号的PLC,若再要选用PLC开发新的产品,在满足工艺条件的前提下,还是选用已经用过的PLC为好,这样,可以做到资源共享。

国内的一些PLC生产厂,特别是一些合资的PLC生产厂,其PLC的性能与进口PLC是一样的,而且国内PLC厂商售后服务、备品备件容易解决。国产PLC的价格也比进口的PLC便宜1/3左右。当然进口的PLC,特别是一些国际上大公司生产的PLC,尤其是大型或超大型PLC,在重大工程上还是对象。

PLC选型中还有一个重要问题就是性能要相当,如果只有十几个开关量输入输出的工程项目,选用了带有模拟量输出输入的PLC机型,这就大材小用了,这时只要选性能相当的PLC,其价格可以大大地降低。由于PLC产品更新换代很快,选用相应的新机型很有必要。

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PLC机型选择的基本原则是,在功能满足要求的前提下,选择可靠、维护使用方便以及性能价格比优的机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好(维修量较小)的场合,应选用整体式结构的PLC;其他情况则好选用模块式结构的PLC。(2)控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

①运算功能。简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能,普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能,较复杂运算功能有代数运算、数据传送等。大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。随着开放系统的出现,目前在PLC中都已具有通信功能,有些产品具有与下位机的通信,有些产品具有与同位机或上位机的通信,有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信功能。设计选型时应从实际应用的要求出发,合理选用所需的运算功能。大多数应用场合,只需要逻辑运算和计时计数功能,有些应用需要数据传送和比较,当用于模拟量检测和控制时,才使用代数运算、数值转换和PID运算等,要显示数据时需要译码和编码等运算。

②控制功能。控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等,应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制,因此,大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制,有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能,提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。

③通信功能。大中型PLC控制系统应支持多种现场总线和标准通信协议(如TCP/IP),需要时应能与工厂管理网(TCP/IP)相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准,应是开放的通信网络。

PLC控制系统的通信接口应包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等。大中型PLC通信总线(含接口设备和电缆)应1:1冗余配置,通信总线应符合,通信距离应满足装置实际要求。

在PLC控制系统的通信网络中,上级的网络通信速率应大于1Mbps,通信负荷不大于60%。PLC控制系统的通信网络主要有下列几种形式。

 PC为主站。多台同型号PLC为从站,组成简易PLC网络。

 1台PLC为主站,其他同型号PLC为从站,构成主从式PLC网络。

PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网。

 专用PLC网络(各厂商的专用PLC通信网络)。

为减轻CPU通信任务,根据网络组成的实际需要,应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线、工业以太网)通信处理器。

④编程功能。编程方式如下。

 离线编程方式:PLC和编程器共用一个CPU,编程器在编程模式时,CPU只为编程器提供服务,不对现场设备进行控制。完成编程后,编程器切换到运行模式,CPU对现场设备进行控制,不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本,但使用和调试不方便。

 在线编程方式:CPU和编程器有各自的CPU,主机CPU负责现场控制,并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换,编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,下一扫描周期,主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高,但系统调试和操作方便,在大中型PLC中常采用。

PLC有五种标准化编程语言:三种图形化语言[顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能模块图(FBD)]和两种文本语言[语句表(IL)、结构文本(ST)],选用的编程语言应遵守其标准(IEC6113123),同时,还应支持多种语言编程形式,如C、Basic等语言,以满足特殊控制场合的控制要求。

处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关,目前,PLC接点的响应快、速度高,每条二进制指令执行时间约0.2~0.4s,因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期(处理器扫描周期)应满足:小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K,大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。

对于以开关量控制为主、带少量模拟量控制的控制系统,一般其控制速度无须考虑,因此,选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。而在控制比较复杂,控制功能要求比较高的控制系统(如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等),可根据控制规模及复杂程度来选用中档或机。其中机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象,表2-1列出了PLC的功能及应用场合。


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