产品描述
北京西门子模块代理商通讯电缆供应商
(一)分析被控对象并提出控制要求
详细分析被控对象的工艺过程及工作特点,了解被控对象机、电、液之间的配合,提出被控对象对PLC控制系统的控制要求,确定控制方案,拟定设计任务书。
(二)确定输入/输出设备
根据系统的控制要求,确定系统所需的全部输入设备(如:按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等)和输出设备(如:接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等),从而确定与PLC有关的输入/输出设备,以确定PLC的I/O点数。
(三)选择PLC
PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择,详见本章二节。
(四)分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
1.分配I/O点
画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表,该部分也可在2步中进行。
2.设计PLC外围硬件线路
画出系统其它部分的电气线路图,包括主电路和未进入PLC的控制电路等。
由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。
(五)程序设计
1.程序设计
根据系统的控制要求,采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线,逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序,逐步完善系统的功能。除此之外,程序通常还应包括以下内容:
1)初始化程序。在PLC上电后,一般都要做一些初始化的操作,为启动作必要的准备,避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有:对某些数据区、计数器等进行清零,对某些数据区所需数据进行恢复,对某些继电器进行置位或复位,对某些初始状态进行显示等等。
2)检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对立,一般在程序设计基本完成时再添加。
3)保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分,认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱,。
2.程序模拟调试
程序模拟调试的基本思想是,以方便的形式模拟产生现场实际状态,为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同,模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。
1)硬件模拟法是使用一些硬件设备(如用另一台PLC或一些输入器件等)模拟产生现场的信号,并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端,其时效性较强。
2)软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序,模拟提供现场信号,其简单易行,但时效性不易保证。模拟调试过程中,可采用分段调试的方法,并利用编程器的监控功能。
(六)硬件实施
硬件实施方面主要是进行控制柜(台)等硬件的设计及现场施工。主要内容有:
1)设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
2)设计系统各部分之间的电气互连图。
3)根据施工图纸进行现场接线,并进行详细检查。
由于程序设计与硬件实施可同时进行,因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。
(七)联机调试
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进,从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求,则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。
全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运行,如果工作正常、程序不需要修改,应将程序固化到EPROM中,以防程序丢失。
(八)整理和编写技术文件
技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。
直流屏PLC监控的选型原则
直流屏PLC监控系统以运行稳定、的特点铸就了在该产品行业里的,在各大工程项目里有很多选择PLC监控系统。至于充电模块,在此类工程项目里用得多的就是艾默生HD系列的了。
直流屏要用PLC监控系统,要确定用哪个牌子的PLC。在这里,可以很负责的告诉大家,西门子S7-200PLC是各大设计院和工程项目单位的,因为西门子S7-200PLC已经成功应用于该行业10年有余,且国内有多家直流屏企业在不断完善S7-200PLC监控系统。至于其他的PLC,比如说三菱FX系列、无锡信捷XC5系列PLC等,也有厂家在制作并完善,但是这几款PLC在行业里用的少,维护成本高(当监控有问题时,只能找原厂家,形成了行业)。
直流屏监控系统确定选用S7-200系列PLC后,就要确定该监控系统所要实现的功能。因为PLC监控系统成本要比南方厂家做的单片机系统成本要高,多一个功能可能要多一个PLC模拟量模块或者是数字量模块。所以要精打细算,用的成本实现基本的监控需求。
直流屏的几种选配方案:
1、监控系统功能要求:5.7寸触摸屏显示,检测2路交流电源电压、控母电压、合母电压、电池组电压、正负对地电压、负载电流、电池组充放电电流、18路电池巡检、支路馈出接地阻值及系统内部开关量、馈出开关量。
按照上述要求,硬件配置为5.7寸触摸屏、S7-200-CPU224PLC、PLC扩展模块EM2311块、PLC扩展EM221一块、传感器N只、PLC及HMI工作电源1块、电池巡检模块1台、支路绝缘监察模块1台。
硬件分工解析:PLC224主机可以检测6路模拟量,分别是电池组电压、电池组充放电电流、负载电流和1路交流进线的3相交流电压。EM231模拟量模块通过传感器检测2路交流进线的3相交流电压。控母电压、合母电压及母线正负对地电压则由支路绝缘监察模块完成检测。系统内部开关量有PLC224主机剩下的8个输入点进行,馈出开关状态有PLC扩展模块EM221完成检测,电池巡检和馈出支路接地电阻有相应的检测模块完成检测。
2、监控系统功能要求:根据上述功能要求减少2路进线交流电源的检测,直接检测双电源切换装置的下口3相交流电压;
按照上述要求,根据上述硬件配置减PLC扩展模块EM231及相应的传感器。
3、监控系统功能要求,根据“1、监控系统功能要求”减少了2路进线交流电源的检测及电池巡检功能。
按照上述要求,根据上述硬件配置减PLC扩展模块EM231、相应的交流电压传感器及电池巡检模块。
4、监控系统功能要求,根据“1、监控系统功能要求”减少了2路进线交流电源的检测、电池巡检功能及支路绝缘监察功能。
按照上述要求,因为去掉了绝缘监察模块,所以检测控母、合母及正负对地电压的功能要转移到PLC模块上。由此,该监控系统需要加装PLC模拟量扩展模块EM231及相应的直流电压传感器。由PLC主机检测电池组电压、控母正负对地电压(由此可计算出控母电压)、电池组电流、负载电流,PLC扩展模块EM231检测三相交流电压,电池巡检功能由电池巡检模块完成。
监控系统通讯网络连接:由5.7寸触摸屏做主站(PLC做主站的方案成本要高,因为这样PLC需要占用2个通讯口,需选用224XP或226的PLC,此种方案适用于模块多的大中型系统),该HMI有两个通讯接口,COM1做主站接口,COM2做后台通讯的从站接口。COM1用RS485的方式引出总线,该485总线分别接入PLC主机模块、电池巡检模块、支路绝缘监察模块、数字式充电模块。
监控系统的通讯协议:内部总线与后台接口均采用标准MODBUS-RTU协议,该协议具有通用性好、协议功能规范、传输数据等特点,受到广大自动化厂家的青睐。
由此可得出,PLC监控系统的配置方案灵活,选型需谨慎。
PLC与DCS无法比较,PLC是控制器,是孤立的产品,而DCS是系统。但PLC可以与DCS的控制站比较,PLC的循环周期在10毫秒左右,而DCS控制站在500毫秒左右,PLC的开放性好,作为产品其立工作的能力强。
DCS是一个系统包括上位软件、网络与控制器,而PLC只是一个控制器,要构成系统还需要上位SA系统和与之相连的网络。对PID回路控制,现在三菱的过程控制器也可以实现象SAMA组态一样的FBD编程;DCS系统大,控制的回路数目多,有比较多的控制和算法,可以完成比较复杂的回路间的控制。硬件性差不多。DCS可以做到I/O的冗余,PLC则不可以。相对而言,PLC构成的系统。
—— 三菱电机自动化精密控制部经理宋葭晖
DCS是一种“分散式控制系统”,硬件上包括现场控制器、操作员站计算机、工程师站计算机,以及联系他们的网络系统;DCS软件上是一个整体方案,解决的是一个系统的所有技术问题,系统各部分之间结合严密。
PLC是一个装置,硬件同于DCS中的现场控制器;软件上是一个局部方案,站与站之间组织松散。
—— 贝加莱负责APROL产品应用开发的技数经理陈志平
分析DCS与PLC的区别,关键的是两点,一是DCS是分布式控制,拥有全局数据库;二是PLC是顺序扫描机制,DCS是以时间为基准的控制。我们的系统符合点,例如一个I/O标签的修改,在HMI也可以同步体现。
——罗克韦尔自动化过程市场产品经理王广野
DCS系统采用一个统一的开发环境,工程师站(过程管理层)用于现场控制站的组态,控制算法的开发以及流程图画面的开发。采用一个统一数据库!而PLC用于过程控制需要不同的开发环境,要对PLC(相当于DCS的现场控制站层)进行逻辑开发,建立相应的数据库,然后再通过相应的上位机软件,例如GE Fanuc 的Proficy HMI/SA - iFIX 或CIMPLICITY Plant Edition软件,建立与PLC相对应的数据库,然后进行流程图画面的开发。
DCS开发控制算法采用仪表技术人员熟悉的风格,仪表人员很容易将P&I图转化成DCS提供的控制算法,而PLC采用梯形图逻辑来实现过程控制,对于仪表人员来说相对困难。尤其是复杂回路的算法,不如DCS实现起来方便。
DCS系统通常提供完整的系统给用户,包括机柜,电源,工程师站,操作员站,用户只需在现场简单的安装。而PLC则需要系统集成。
DCS实现顺序连锁功能相对于PLC来讲是弱势,且逻辑执行速度不如PLC, 也不如PLC编程方便。
DCS的现场控制站层‘通常采用集中式控制,尽管支持远程分布式I/O, 但由于成本原因,很少采用。而PLC基于现场总线的远程分布式I/O灵活易用,能有效的节省接线成本。
—— GE Fanuc自动化解决方案中国区总经理贲志刚
DCS与PLC在硬件平台基本一致,差异在软件与数据平台上。PLC比较开放,不同厂商的产品互联性好。西门子的PCS7与PLC的开发是立进行的,虽然采用了PLC的硬件平台,但在系统构架、编程组态方式等都不一样.
——西门子公司PCS7市场推广经理 谢王争
DCS与PLC的区别和共通
○控制类产品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控制类产品包括DCS、PLC两大类。我们又将DCS的概念拓展到FCS。
DCS(Distributed Contorl System),集散控制系统,又称分布式控制系统。
PLC(Program Logic Control ),可编程逻辑控制器。
FCS(FieldBus Contorl Syestem),现场总线控制系统
○发展到现在,DCS和PLC之间没有一个严格的界线,在大多数人看来,大的系统就是DCS,小的系统就叫PLC。当然,这么说也不是不可以,但是还不对。现在我们来重新建立这个观念。
○,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,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一般都采用的网络结构,比如西门子的MPI总线网络,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bbbbbbs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转换后变为数据或实形数据,在操作级网络(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选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议,一般我们采用100Mbit/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DCS。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使用计算机系统。和DCS一样,控制器与IO站使用现场总线(一般都是基于RS485或RS232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将向化的使用角度发展,比如功能加有针对性、对应用的环境有针对性等等。大型的PLC与DCS的界线逐步淡化,直至融和。
DCS将向FCS的方向继续发展。FCS的除了控制系统加分散化以外,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
9. PLC还分大、中、小、微PLC,其中的只卖几百块到2000块,点数也好少,大型的可以带数千点,运算能力与DCS差不多,但对多机联网功能较弱。现在两个技术平台都差不多,只是不一样
PLC的工作方式和通用微机不一样,因此用PLC设计自动控制系统与微机的控制系统的开发过程也不一样。需要根据PLC的特点,以程序形式来体现其控制功能。设计可按照下图中几个步骤进行。
1.确定控制对象及控制范围
详细了解被控对象的控制要求,确定完成的动作及完成的顺序,归纳出工作循环和状态流程图。
2.PLC型号的选定
根据生产工艺要求,分析被控对象的复杂程度,进行I/O点数和I/O点的类型(数字量、模拟量等)统计,列出清单。适当进行内存容量的估计,确定适当的留有余量而不浪费资源的机型(小、中、大形机器)。并且结合市场情况,考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况,选定价格性能比较好的PLC机型。
3.硬件设计
根据所选用的PLC产品,了解其使用的性能。按随机提供的资料结合实际需求,同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计,绘制电器控制系统总装配图和接线图。
4.软件设计
(1)在进行硬件设计的同时可以同时着手软件的设计工作。软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图,这是PLC应用的关键的问题,程序的编写是软件设计的具体表现。在程序设计的时候建议将使用的软继电器(内部继电器、定时器、计数器等)列表,标明用途以便于程序设计、调试和系统运行维护,检修时候查阅。
(2)程序初调也成为模拟调试。将设计好的程序通过程序编辑工具下载到PLC控制单元中。由外接信号源加入测试信号,通过各种状态指示灯了解程序运行的情况,观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求,并及时修改和调整程序,缺陷,直到满足设计的要求为止。
5.现场调试
在初调合格的情况下,将PLC与现场设备连接。在正式调试前检查整个PLC控制系统,包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接的正确无误的情况下即可送电。把PLC控制单元的工作方式布置为“RUN”开始运行。反复调试可能出现的各种问题。在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当老配合软件的调试。应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正。试运行无问题后可将程序固化在具有长久记忆功能的存储器中,并做备份(至少应该作2份)
产品推荐