PLC過程控制站

1、過程控制站過程控制站過程控制站直接數(shù)字控制站-連續(xù)量順序控制站-離散量批量控制站-連續(xù)量/離散量 目前的DCS控制站均能實現(xiàn)這些功能，統(tǒng)稱為過程控制站過程控制站的結(jié)構(gòu)過程控制站的機械結(jié)構(gòu)vCOM模件vCPU模件vI/O模件v總線v電源模件v風扇組件過程控制站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Snet過 程控制站Cnet通信接 口模件I/O模件CPU模件I/O模件I/O模件I/O模件CPU模件I/O模件I/O模件I/O模件CPU模件I/O模件I/O模件基本控制單元基本控制單元基本控制單元基本控制單元n基本控制單元BCU(Basic Control Unit)是分散控制系統(tǒng)中直接控制生產(chǎn)過程的那一部分硬件和軟件的統(tǒng)稱。n

2、基本控制單元在控制功能上，可以同時實現(xiàn)連續(xù)控制和順序控制,具有幾十個到上百個模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關(guān)量輸入通道和開關(guān)量輸出通道,可以控制具有一定規(guī)模的生產(chǎn)過程。 基本控制單元硬件n處理器模件處理器模件n模擬量輸入（模擬量輸入（AIAI）模件）模件n熱電阻溫度輸入模件（熱電阻溫度輸入模件（RTDRTD）n熱電偶溫度輸入模件（熱電偶溫度輸入模件（TCTC）n變送器信號輸入模件（變送器信號輸入模件（420mA,15V,010V420mA,15V,010V）n模擬量輸出（模擬量輸出（AOAO）模件）模件n開關(guān)量輸入（開關(guān)量輸入（DIDI）模件）模件n普通的無源開關(guān)量輸入模件普通的無源開關(guān)量

3、輸入模件nSOESOE輸入模件（輸入模件（Sequence Of EventSequence Of Event，事件記錄），事件記錄） n開關(guān)量輸出（開關(guān)量輸出（DODO）模件）模件基本控制單元硬件n脈沖量輸入（脈沖量輸入（PIPI）模件）模件n液壓伺服模件液壓伺服模件n現(xiàn)場總線模件現(xiàn)場總線模件n通信接口模件通信接口模件處理器模件模擬量輸入模件模擬量輸出模件開關(guān)量輸入模件開關(guān)量輸出模件電磁繼電器輸出電路固態(tài)繼電器輸出電路脈沖量輸入模件液壓伺服模件現(xiàn)場總線模件通信接口模件基本控制單元的軟件編程語言的種類 v功能塊圖FBD(Function Block Diagram)v梯形圖LD(Ladder

4、Diagram)v順序功能圖SFC(Sequential Function Chart)v指令表IL(Instruction List)v結(jié)構(gòu)化文本ST(Structured Text) 圖形化文本化功能塊 功能塊是一種預(yù)先編好程序的軟件模塊，用戶確定它的參數(shù)，并且通過組態(tài)將其連接在一起。每一個功能塊完成一種或幾種基本的控制功能，如PID控制、開方運算、乘除運算，等等。 功能塊的三要素 功能碼、塊地址和說明表定義了一個功能塊所實現(xiàn)的作用，所以也把它們稱為功能塊的三個要素。在這三個要素中，說明表指示出要處理的數(shù)據(jù)來自什么地方和按照什么參數(shù)去進行處理。功能碼說明要進行什么樣的處理；塊地址說明處理所

5、得到的結(jié)果存放在什么地方。塊地址模件地址基本控制單元地址1513完整的塊地址功能塊圖單回路控制系統(tǒng)組態(tài)功能塊圖電動機控制系統(tǒng)組態(tài)功能塊的執(zhí)行過程 (1)將要執(zhí)行的功能塊程序，如PID算法功能塊、乘法功能塊等，從ROM中調(diào)入RAM的工作區(qū)。 (2)將與功能塊有關(guān)的參數(shù)，如比例帶、積分時間、微分時間等，調(diào)入工作區(qū)。 (3)將與功能塊有關(guān)的輸入數(shù)據(jù)調(diào)入工作區(qū)，這些數(shù)據(jù)可能來自生產(chǎn)過程，也可能來自其他功能塊的輸出。 (4)執(zhí)行功能塊定義的處理功能，得到計算結(jié)果。 (5)把計算結(jié)果存放在預(yù)定的位置，或者輸出到生產(chǎn)過程中。 (6)執(zhí)行下一個功能塊。 梯形圖n梯形圖來源于傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制圖，與電梯形圖來

6、源于傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制圖，與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制和順序控制。例如，電機的于開關(guān)量邏輯控制和順序控制。例如，電機的啟?？刂?，閥門的順序開關(guān)以及保護和報警系啟?？刂?，閥門的順序開關(guān)以及保護和報警系統(tǒng)等。統(tǒng)等。梯形圖n梯形圖主要由觸點、線圈和用方框表示的功能梯形圖主要由觸點、線圈和用方框表示的功能塊組成。塊組成。n觸點代表邏輯觸點代表邏輯“輸入輸入”條件，如外部開關(guān)、條件，如外部開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。按鈕和內(nèi)部條件等。n線圈代表邏輯線圈代表

7、邏輯“輸出輸出”結(jié)果，用來控制外部結(jié)果，用來控制外部指示燈、交流接觸器、中間繼電器和內(nèi)部的指示燈、交流接觸器、中間繼電器和內(nèi)部的輸出條件等。輸出條件等。n功能塊代表附加指令，如定時器、計數(shù)器或功能塊代表附加指令，如定時器、計數(shù)器或者數(shù)字運算指令，功能塊是可選的。者數(shù)字運算指令，功能塊是可選的。n除了以上除了以上3 3個編程元件外，一般還有標號及連個編程元件外，一般還有標號及連接線。接線。梯形圖n梯形圖的觸點和線圈構(gòu)成了梯形圖的觸點和線圈構(gòu)成了“軟繼電器軟繼電器”，它，它不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元，不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器如輸入

8、繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等。等。n每一個軟繼電器與控制器模件中的一個存儲單每一個軟繼電器與控制器模件中的一個存儲單元相對應(yīng)。元相對應(yīng)。n該存儲單元如果為該存儲單元如果為“1 1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈軟繼電器的線圈“通電通電”，其常開觸點接通，常閉，其常開觸點接通，常閉觸點斷開。觸點斷開。n如果該存儲單元為如果該存儲單元為“0 0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反。和觸點的狀態(tài)與上述的相反。梯形圖n輸入繼電器用于接收外部的輸入信號，而不能輸入繼電器用于接收外部的輸入信號，而不能由系統(tǒng)內(nèi)部其他繼電器的觸點來

9、驅(qū)動。因此，由系統(tǒng)內(nèi)部其他繼電器的觸點來驅(qū)動。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點，而不出現(xiàn)梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點，而不出現(xiàn)其線圈。其線圈。n輸出繼電器輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，輸出繼電器輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時，就有信當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅(qū)動輸出設(shè)備，而要通過號輸出，但不是直接驅(qū)動輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現(xiàn)。輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現(xiàn)。輸出繼電器的觸點可供內(nèi)部編程使用。輸出繼電器的觸點可供內(nèi)部編程使用。梯形圖用梯形圖實現(xiàn)的火災(zāi)報警系統(tǒng)順序功能圖202122

10、30Start Motor M1Start TempoStop Motor M1Alarm1InitializeM1 StopTempo3sM1 StartedRun & Not ErrorErrorAcknowledgea)單分支順序功能圖b)多分支20213130Process 1Wait for Process 2Wait for Process 1Process 21InitializetrueEnd of process 1End of process 2Run指令表 用功能塊實現(xiàn)的控制邏輯指令表 助記符參數(shù)注釋LDD1(* Load Value of D1 *)ORD2(*

11、 OR D2 *)ANDD3(* AND D3 *)ANDD4(* AND D4 *)STStartSR.S(* Store in Set input of StartSR *)LDReset (* Load value of Reset *)用指令表來實現(xiàn)指令表 助記符參數(shù)注釋STStartSR.R(* Store in Reset input of StartSR *)CALStartSR(* Cal fb.StartSR *)LDStartSR.Q1(* Load output Q1 *)STStart(* Store in Start *)用指令表來實現(xiàn)（續(xù)）結(jié)構(gòu)化文本TYPE T C

12、hannel: STRUCT Value: REAL; state: BOOL; END STRUCT;END_TYPEVAR max:REAL:=0; (* Set to minimum possible value *) min:REAL:=1000.0; (* Set to max. possible value *) input:T Inputs AT %IW130; (* Input channels *) sum:LREAL:=0.0; (* To hold values total *) average:LREAL;END_VAR結(jié)構(gòu)化文本FOR I:=1 TO 32 DO su

13、m:=REAL_TO_LREAL(input I.value)+sum; IF inputI.valemax THEN Max:=inputI.value; END_IF; IF inputI.valuemin THEN Min:=inputI.value; END_IF;END_FOR;Average:=sum/32.0;組態(tài)時應(yīng)注意的問題 v 時間問題v 空間問題v 順序問題v 相位問題組態(tài)時應(yīng)注意的問題時間問題 一個基本控制單元中的CPU能力總是有限的，不可能在規(guī)定的時間內(nèi)處理太多的功能塊。因此，在對一個控制系統(tǒng)進行組態(tài)時，應(yīng)該考慮到基本控制單元的處理能力。限制功能塊的使用數(shù)量的指標有兩

14、種。一種指標是基本控制單元所能運行的功能塊總數(shù)；另一種指標是CPU的負荷率。一般，CPU的負荷率應(yīng)小于60%。組態(tài)時應(yīng)注意的問題空間問題 一個基本控制單元中的MEM也是有限的，某些DCS規(guī)定了每一個功能塊的內(nèi)存占有率(以百分數(shù)或字節(jié)數(shù)來表示)，在組態(tài)時應(yīng)注意不要使功能塊總數(shù)或總的內(nèi)存占用率超過規(guī)定的數(shù)值。 。組態(tài)時應(yīng)注意的問題順序問題 ORANDx1x2x3y1y2x1x2x3y1y2y2t組態(tài)時應(yīng)注意的問題相位問題x11t2 3t基本控制單元的可靠性措施可靠性措施：n 手動后備n 冗余n 在線診斷n 輸出保護手動后備三種手動操作方式手動后備手動后備示意圖手動后備手動操作站通過I/O模件操作手動后備手