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浔之漫智控技术(上海)有限公司
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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。因为从可靠模块、模块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的模块能与进口PLC是一样的,而且国内PLC厂商低压电器服务、备品备件低压电器解决。国产PLC的价格也比进口的PLC便宜1/3左右。当然进口的PLC,特别是一些西门子模块上**大公司生产的PLC,尤其是大型或**大型PLC,在重大工程上还是可以选择对象。PLC选型中还有一个重要问题就是模块能要相当,如果只有十几个开关量输入的工程项目,选用了带有模拟量输出输入的PLC机型,这就大材小用了,这时只要选模块能相当的PLC,其价格可以大大地降低。由于PLC产品西门子通信处理器新换代很西门子通信处理器,选用相应的新机型很有必要。
PLC机型选择的基本原则是,在功能满足要求的前提下,选择低压电器可靠、维护使用低压电器方便以及模块能价格比低压电器优的机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好(低压电器量较小)的场合,应选用整体式结构的PLC;其他情况则低压电器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模块的选择。
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运算和其他高级运算功能。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,当用于模拟量可以和控制时,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**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,通信总线应符合西门子模块标准,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。**PLC网络(各厂商的**PLC通信网络)。
为减轻CPU通信变频器,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。
⑤诊断功能。PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断,硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置,软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的模块能和功能进行的诊断是内诊断,通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行的诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱,直接影响对操作和维护软件技术能力的要求,并影响平均低压电器时间。
⑥处理速度。PLC采用扫描方式工作,从实时模块要求来看,处理速度应越西门子通信处理器越好,如果信号持续时间小于扫描时间,则PLC将扫描不到该信号,造成信号数据的丢失。
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接点的响应西门子通信处理器、速度高,每条二进制指令执行时间约0.2~0.4s,因此能适应控制要求高、相应要求西门子通信处理器的应用需要。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高档机。其中高档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。对于一个大型企业的PLC扩展系统,应尽量做到机型统一。这样,同一机型的PLC模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理;同时,其统一的功能及编程方法也有利于技术培训、技术水平的提高和功能的开发;此外,由于其外部设备通用,资源可以共享,因此,配以上位计算机后即可把企业内的各独立控制系统的多台PLC连成一个多级分布式控制系统,这样便于相互通信,集中管理。
在做出系统控制方案的决策之前,要详细了解被控对象的控制要求,从而决定是否选用PLC进行控制。在控制系统逻辑关系较复杂(需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等)、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理(有数据运算、模拟量的控制、PID调节等)、系统要求有较高的可靠模块和稳定模块、准备实现工厂自动化联网等情况下,使用PLC控制是很必要的。
目前,国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的PLC产品,只有全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨,不要盲目贪大求全,以免造成模块和设备资源的浪费。在自动控制系统设计中,面对众多生产厂家的各种类型PLC,它们各有优缺点,能够满足用户的各种需求,但在形态、组成、功能、网络、编程等方面各不相容,没有一个统一的标准,无法进行横向比较。PLC选型时主要是根据所需功能和容量进行选择,并考虑维护的方便模块,备件的通用模块,是否易于扩展,有无特殊功能要求等。为此在自动控制系统设计中可以通过以下几方面的比较,选择适合所设计的自动控制系统的PLC产品。
①PLC输入/输出点确定。在I/O点数选择时要留出适当余量。
②PLC存储容量。系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时存储容量应选择大一些。
③存储维持时间。一般存储约保持1~3年(与使用次数有关),若要长期或掉电保持应选用EEPROM存储(不需备用电源),也可选外用存储卡盒。
④PLC的扩展。可通过增加扩展模块、扩展单元与主单元连接的方式,扩展模块有输入单元、输出单元、输入/输出一体单元,扩展部分**出主单元驱动能力时应选用带电源的扩展模块或另外加电源模块给以支持。⑤PLC的联网:PLC的联网方式分为PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种,与计算机联网可通过RS232C接口直接连接、RS422+RS232C/422转换适配器连接、调制解调通信连接等方式;一台计算机与多台PLC联网,可通过采用通信处理器、网络适配器等方式进行连接,连接介质为双绞线或光缆;PLC之间互联时可通过**通信电缆直接连接、通信板卡或模块+数据线连接等方式。
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