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西门子模块6ES7231-7PF22-0XA0实体经营
AC500是一款灵活一致的扩展升级产品,能够适应各种不同的自动化任务:各种相关的设备可以根据用户的需求灵活的组合和使用,从而实现库存的小化。
AC500系统的构成
CPU
CPU 有PM571、PM581 和PM591 三个不同的等级。而这不同等级的CPU 均可用同一个编程软件使用5种不同编程语言进行编程。CPU 上均带有LCD 的显示、一组操作按键、一个SD 卡的扩展口和两个集成的串行通讯口。CPU 可直接插在CPU 底板上,CPU底板还可选择是集成以太网还是ARCNET网络接口。而保留的CS31 的通讯接口是考虑到了和AC31系列PLC的兼容性。
通讯模块
除了CPU 上集成的通讯接口外,每一个CPU上还可多扩展4个通讯接口。这4个通讯接口可扩展为任意的标准总线协议。
CPU上集成的两个Modbus通讯接口和可选集成的以太网或ARCNET网络接口外,通过通讯扩展接口还能扩展:ProfibusDP-V1 、DeviceNet、CANopen和以太网等总线接口。
操作员站选用两台研华586工控机,软件开发平台选用美国Inbbtion公司的FIX5.5组态软件。FIX5.5是一种能完成数据采集及控制、报警、图形数据显示等功能的完整工业自动化软件,该版本在bbbbbbS或bbbbbbSNT环境下运行,采用了图形用户界面,相应其内部的图形处理是基于三代图形技术。
1数据通信系统采用SINECL2网,它把SIMATIC系列可编程序控制器以及工控机连成网络。SNECL2是令牌总线网,网络传输介质是双绞线或光缆。每个节点通过总线连接器连到总线网上,在本系统中,三台PLC之间以及与两台工控机之间都实现了数据通讯。
该方案配置体现了分散控制系统的优点,即控制功能分散,操作管理集中。控制功能分散意味着系统实时响应快和系统危险分散,操作管理集中便于集中管理,方案配置还具有冗余特性。
2、PLC及其程序设计
2.1SIMATICS5-115U硬件组成及编程概要
可编程序控制器SIMATICS5-115U采用标准的模块式结构,电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上,并可以根据不同的I/O点数增加扩展母板,输入、输出模件和存储器的精细分级,使得这种装置具有较强的配置适应能力;通过通讯处理器和局部网,可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。
SIMATICS5-115U的编程语言是STEP5,有3种表达方法,即控制系统流程图CSF,梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL接近于机器内部的控制程序,功能也比前两种方法丰富得多,因此在本系统实际编程应用中全部采用语句表STL。
STEP5的大特点是采用了结构化编程方法,并提供大量标准功能块如乘法功能块FB242、通讯功能块FB244等,使得编程工作大大简化,而且所编程序条理清晰,易于读懂、修改和测试,这一优点尤其在编制大型复杂程序时能显现出来。
要完成复杂任务,可以把整个程序分成一个个立的程序块,STEP5有5种块类型,即组织块(OB)、程序块(PB)、顺序块(SB)、功能块(FB)和数据块(DB),其中组织块(OB)用以管理用户程序,形成了操作系统和控制程序之间的接口,所有其它类型块在此被调用执行。功能块(FB)用于实现反复调用或者特别复杂的程序功能,这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的,也可以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘法功能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送,用到这些功能时可以直接调用这些功能块。
2.2SIMATICS5-115U大型程序的设计
以本系统#1补给水处理单元的控制程序为例,在组织块OB1内主要有下面几条语句,完成各功能块的无条件调用。
JUFB1(定义PLC1向两台工控机传送的数据)
JUFB2(定义两台工控机向PLC1传送的数据)
JUFB231(完成PLC1与两台工控机之间通讯的基本设置)
JUFB232(完成PLC1与PLC2、PLC3之间通讯的基本设置)
JUFB4(实现自动控制及无扰切换功能)
JUFB3(气动门及电动门控制)
JUFB10(实现模拟量处理功能)
JUFB11(报警处理)
在FB1、FB2内主要将需要通讯的数据分别写入某数据块如DB10的相应位,由此才能与通讯处理器中的变量一致。在FB231中调用两个STEP5本身提供的标准功能块FB244(发送数据)、FB245(接收数据),再根据通讯处理器填写一些必要的参数如接口、作业号等,从而实现数据通讯功能。在FB232内按照通讯处理器分配的数据位,定义3台PLC之间需要传送的数据。在FB4内根据生产工艺流程要求及操作规范,充分利用其它功能块及I/O模块传送的数据,实现系统的自动控制及无扰切换功能;针对多个被控对象相似的特点,分别编制了几个有代表性的功能块FB20、FB30、FB40,例如在FB4内多次调用了FB20以便解决PLC内某程序步时间和工控机画面显示时间保持一致的问题,而且FB20内又调用了乘法功能块FB244。FB3根据FB4发出的自动程序步指令去控制气动门、电动门及泵等现场设备。FB10负责所有模拟量的处理,在此调用了开方功能块FB5。FB11根据FB10转换出来的数据,对模拟量进行报警处理,在此一定要注意模拟量和PLC内部数字量的对应关系,以保证模拟量显示和报警的准确性。
3、工控机监控管理软件的设计
工控机监控管理软件在FIX5.5软件平台下完成,FIX5?5是一个模块化的软件系统,包括十几种软件模块,在此主要介绍开发本应用软件时所用到的几种软件模块。
(1)系统配置模块(SCU):它主要完成网络、I/O驱动程序、数据库名称、系统启动参数及初始启动任务等配置。Inbbtion公司和三方厂商为PLC、I/O卡编写了300多种I/O驱动程序,如SIEMENS、OMRON、MODICON、ABB等公司产品的驱动程序,并提供I/O驱动程序开发工具包,供用户开发自己的I/O驱动程序。
(2)数据扫描、报警和控制模块(SAC):它用来实现现场数据的扫描、信号调理、数据格式和数据类型的转换,报警条件判别及实现遥控输出等功能,SAC将处理的现场数据送入实时数据库,或将遥控输出的数据送到I/O驱动程序,以便实现遥控输出功能。
(3)实时数据库管理模块(DATABASEBUILDER):它提供以交互方式建立实时数据库和在线显示/修改实时数据库的功能,它是系统运行的主要数据来源。用户需要在此做很大一部分工作,主要的是填写变量的标签名,从而将现场数据与数据库中的变量标签一一对应起来,以便在其它模块中调用此数据。在填写变量标签名时既要讲究规范性又要有技巧性,需要遵循FIX软件的语法要求,其次按照一定的分类标准定义标签名,以便在以后的数据查询及应用中提率。
(4)绘图模块(DRAW):FIX拥有一个直观的、基于对象的图形化用户接口(GUI),它简化了图形开发过程。为了建立画面,可以用DRAW提供的工具箱(TOOLBOX)生成某些对象如阀门、泵、记录表等,并定义其动态特性,即对象基于现场数据改变状态、大小、颜色、产生旋转、移动等,例如阀门的开或关、泵的转或停,这些工作可以在一个对话框内完成,主要是将实时数据库中的变量标签与相应对象联系起来,从而使对象状态随着现场数据改变。为了减少图形开发时间,Inbbtion公司还提供了一个常用设备对象的图形库,其中有多种标准图形,可随时粘贴到用户画面中,同时用户可以把自己画好的常用图形保存到图形库中,以方便以后使用。
(5)显示模块(VIEW):它的主要功能是动态显示由DRAW建立的画面,可以在多幅画面间切换、改变画面形态、输入数据、实现监控等,这就是提供给用户的实际操作画面。
4、系统功能
系统具有上位机监控功能和模拟盘监控功能,两者互为热备用方式并列运行。在上位机画面上设有上位机手动、上位机自动、上位机监视3种工作方式,方式之间的切换是无扰动的。
当系统需要由模拟盘监控时,上位机画面选择上位机监视工作方式。此时系统状态由模拟盘M/A转换开状态决定,M/A置手动,可利用模拟盘按键在模拟盘上进行一对一手动操作。当M/A置自动时,系统可由自动程序实现水处理的自动控制。
当系统需要由上位机监控时,可在上位机画面上选择上位机手动和上位机自动功能。选择上位机手动时,可在上位机画面上实现就地设备的一对一手操。选择上位机自动时,可在上位机画面上进行自动启停控制,自动控制程序与模拟盘自动控制功能相同。
5、结束语
在大中型生产系统中,单机使用可编程控制器的时代已经过去,其与工控机的结合以及计算机网络的应用,大大提高了生产现场的自动化控制水平和管理水平,这是必然的趋势。



V
NB0为小型的PLC。内装两个模拟定时器。NB1为单点模块式PLC, 每一个I/O点都能自由配置和AC或DC电压任意混合;NB2为体积小和价格低的PLC, 亦能任意扩展。此机种由的显示设定单元支持,使用简易,功能丰富,统一的Flex-PC编程方式。
| ■NB0系列特点 ·采用免维护的EEPROM 采用EEPROM保存程序、无须程序支持电池。而且琐存继电器▪计数器等停电保持所必要的数据也存放在EEPROM。所以不需要停电后备电源。 ·模拟计时器功能 标准备有2点模拟计时器,不习惯于PC操作的用户可简单由外部进行调整▪变。 ·灵活的安装(NB系列通用) 可直接安装在控制柜中(NB0:M4螺丝×2个孔位),也可用JIS/IEC导轨安装。 ·搭载SC(步进控制)命令 不需特别留意烦琐的自保持回路或互锁回路,用本公司特的SC命令完成编程。可由SC命令实现程序的简单化、并且可缩短开发时间。(NEW NB1、NEW NB2也带有此功能) ·搭栽各种扩大应用范围的功能 除了代替继电器以外还搭载各种广泛的应用功能。 ·计时器时间变 ·恒定扫描设定 ·输入滤波时间可变设定 ·RUN/STOP输入设定 ·脉冲捕捉输入 ·密码设定 ■NB1/NB2系列特点 ·搭载充实的命令语(追加19种命令语句)(NB1、NB2) 新追加19种命令语句。而且将4种命令语句改良、可应对精度高的应用。 ·实现高速化处理速度(NB1、NB2U56/90) 采用位处理器使得处理范围扩大,调整内部处理,使各种命令语句大幅实现高速化。 ·强化标准装备的高速计数器功能(NB2) NB2基本单元内藏的高速计数器的输入速度从原来的5kHz提高到10kHz(1相),可实现的定位控制。 ·采用可拆卸式端子 采用了可简单拆卸的端子台。 ·I/O点自由组合功能(NB1) 全部I/O以1点为单位自由组合。可个别拆卸和换。实现1个主机对应多种机器。 ·采用PC继电器节省空间(NB2) 采用[小型PC继电器]实现了高密度安装可节省空间。NB1型A,B,C三种外框别可装载1.5倍的I/O点数。 ·可连接I/O自由组合式8点扩展(NB1、NB2) NB2型基本单元上也可连接I/O自由组合式8点扩展。NB2基本单元①I/O不足时可灵活追加②输入规格。 ·I/O全立回路(NB1) 输入继电器、输出继电器均为立回路结构,可以自由应对异电压回路,使用同电压回路时,可以使用公用端子(型号:NB9VSB1) ·标准装备N总线(NB1/NB2(U56、U90型)型),可节省柜内、机械内的接线。 用一条N总线可实现基本单元和扩展、通信、功能单元的连接。节省柜内、机械内的接线。 |
2、工艺流程对系统的要求
(1)、 水泵启动数量、运行时间:根据进水前池来水量及进水前池水位确定启动水泵数量和运行时间。
(2)、水泵的启停、循环:要求系统能够实现在不需要6台水泵同时开机运行的情况下,以每一时段分别增、减1台水泵的方式实现一个循环周期内每台机组开停机时间相同,避免有的机组连续工作时间过长,有的机组运行时间过少,有效避免有的机组过度磨损,有的机组则长期停机的情况。
(3)、电气控制:要求水泵不能在过短时间内频繁启停,影响配电系统稳定。在水泵启动及运行过程中均有、合理的过载、过流保护,具有低水位保护、高水位报警、大来水流量预警、水位连续测量功能。
3、系统结构
系统主要由:PLC主控模块,电源模块,触摸显示屏,开关量、模拟量输入、输出模块,现场仪表以及其他辅助设备组成。结构见图2。
(1)、 PLC主控模块:负责发出和接收各种运行程序指令,是整个控制系统的部分,要求具有高性和稳定性。
(2)、电源模块:稳定的电源供应是整个系统、运行的重要条件,要求电源模块稳定、,留有一定的功率余量。
2.3.3 触摸显示屏:触摸显示屏是整个系统中人机对话的界面设备,要求、美观,能清晰显示各种运行、设定等信息。
2.3.4 开关量、模拟量输入、输出模块:该部分是PLC装置正确接收信息和发出指令的关键设备,要求有高性、稳定性,能实现某些电、磁的隔离功能。
2.3.5 现场仪表:PLC系统通过接收现场仪表设备发出的信号判断被控制设备的运行状态,以及是否适于设备运行的运行环境条件,因此要求现场仪表设备具有高性和稳定性、性。
2.3.6 其他辅助设备:辅助设备如冷却风扇、UPS不间断电源等是完善整个系统所的,对提高系统的性和使用寿命有较大的帮助。
2.4 系统选型方案实例
以已投入运行的某防洪排涝泵站为例,主控模块选用三菱FX2N-48MR型PLC模块;开关量扩展模块和模拟量扩展模块分别选用三菱FX2N-16EX和FX2N-4AD型;触摸屏选用10英寸16色彩色触摸屏。接线原理见图3。
4 结束语
可编程序控制器(PLC)小型自控系统具有造价低廉,性高,能耗低,适用于各种环境条件下运行等优点,并且在系统硬件组成不变的情况下通过软件设置来适应多种工艺运行方式的需要,是传统继电器控制的理想替代品。尤其在农田水利系统的小型泵站中实现无人值守或半无人值守具有广阔的应用前景和应用。