輔控網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)-PLC

1、輔控網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)輔控網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn) -PLC局部局部河北華之杰信息科技股份河北華之杰信息科技股份20212021年年3 3月月目錄u什么是PLC 、PLC的功能uPLC的構(gòu)成uPLC的分類uPLC的特點(diǎn)uPLC的通訊實(shí)現(xiàn)uPLC控制的實(shí)現(xiàn) u各廠家PLC使用情況u常用大型PLC比較 uPLC選型簡(jiǎn)介 什么是PLCnPLC是是“可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)的的簡(jiǎn)稱。簡(jiǎn)稱。 n國(guó)際電工委員會(huì)國(guó)際電工委員會(huì)IEC對(duì)對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可

2、編程運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原那么設(shè)都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原那么設(shè)計(jì)。計(jì)。 什么是PLCn總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，

3、它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。n個(gè)人理解即為“組態(tài) PLC的功能n邏輯控制；n定時(shí)計(jì)數(shù)控制；n步進(jìn)順序控制；nPID 控制；n數(shù)據(jù)控制：PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力；n通信和聯(lián)網(wǎng)；n其他：PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如定位控制模塊、CRT 模塊及高速計(jì)數(shù)模塊等。PLC的構(gòu)成 n電源 n中央處理單元(CPU) n內(nèi)存 nI/O模塊 n底板或機(jī)架 n其他模塊 PLC的構(gòu)成 n電源用于為PL

4、C各模塊的集成電路提供工作電源。PLC的構(gòu)成 n中央處理單元(CPU) CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用(其功能類似于人的大腦)，主要由運(yùn)算器、控制器、存放器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的存放器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 PLC的構(gòu)

5、成 n內(nèi)存 內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。不同機(jī)型的PLC其內(nèi)存大小也不盡相同，除主機(jī)單元的已有的內(nèi)存區(qū)外，大局部機(jī)型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴(kuò)展。 PLC的構(gòu)成 nI/O模塊 PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出局部I/O完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。 I/O種類有開(kāi)關(guān)量輸入DI，開(kāi)關(guān)量輸出DO，模擬量輸入AI，模擬量輸出AO等 。 按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的根本配置的能力。 PLC

6、的構(gòu)成 n底板或機(jī)架 大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。PLC的構(gòu)成 n其他模塊 u功能模塊：計(jì)數(shù)、定位等功能模塊u通訊模塊：與上位機(jī)或其他PLC通訊的以太網(wǎng)模塊、RS485 協(xié)議的模塊等。 PLC的分類 n小型PLC小型PLC 的lO 點(diǎn)數(shù)一般在128 點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體，除了開(kāi)關(guān)量IO 以外，還可以連接模擬量IO 以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)以及各種指令。n中型PLC中型PL

7、C 采用模塊化結(jié)構(gòu)，其IO 點(diǎn)數(shù)一般在2561024 點(diǎn)之間。IO 的處理方式除了采用一般PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過(guò)程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能連接各種特殊功能模塊，通信聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。n大型PLC 一般IO 點(diǎn)數(shù)在1024 點(diǎn)以上的稱為大型PLC。大型PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)，具有極強(qiáng)的自診斷功能。通信聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通信聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。大型PLC還可以采用三CPU 構(gòu)成表塊式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。PLC的特點(diǎn)n高可靠性所有的IO 接口電路均采用光電隔離

8、，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用，RC 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性更進(jìn)一步提高。PLC的特點(diǎn)n豐富的IO 接口模塊 PLC 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流，開(kāi)關(guān)量或模擬量，電壓或電流，脈沖或電位，強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的IO 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備相匹配，如：按鈕，行程開(kāi)關(guān)，接近

9、開(kāi)關(guān)，傳感器及變送器，電磁線圈，控制閥等都可以直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人一機(jī)對(duì)活的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通信聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 PLC的特點(diǎn)n采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC 以外，絕大多數(shù)PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC 的各個(gè)部件，包括CPU，電源IO 等均采用模塊化設(shè)計(jì)。由機(jī)架及電纜將各模塊連接起求，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 PLC的特點(diǎn)n編程簡(jiǎn)單易學(xué) PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 PLC

10、的特點(diǎn)n安裝簡(jiǎn)單，維修方便 PLC不需要專門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC 相應(yīng)的IO 端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，大都支持帶電拔插，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行 PLC的通訊 n與遠(yuǎn)程站的通訊 n與上位機(jī)以及其他PLC的通訊PLC的通訊n與遠(yuǎn)程站的通訊 電力系統(tǒng)常用的PLC遠(yuǎn)程站之間的通訊使用ControlNet、ModBus、Profibus等協(xié)議的總線。傳輸介質(zhì)根據(jù)距離的長(zhǎng)短可以選擇同軸電纜、Profibus電纜、光纖進(jìn)行傳

11、輸。 PLC的通訊n與上位機(jī)以及其他PLC的通訊 電力系統(tǒng)常用PLC均支持常用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，包括：ModBus協(xié)議、Profibus協(xié)議、RS232、RS485等，應(yīng)用以上協(xié)議足以滿足與主流上位機(jī)以及其他品牌PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。 其通訊介質(zhì)包括網(wǎng)線、雙絞線、Profibus電纜等。 PLC控制的實(shí)現(xiàn) n開(kāi)關(guān)量輸出控制 n開(kāi)關(guān)量輸入顯示 n模擬量輸出控制 n模擬量輸入顯示 PLC的通訊n開(kāi)關(guān)量輸出控制 當(dāng)我們?cè)诋?huà)面上點(diǎn)擊一個(gè)指令按鈕的時(shí)候，開(kāi)出點(diǎn)狀態(tài)由0變1，上位機(jī)將這個(gè)數(shù)據(jù)變化通過(guò)上位機(jī)與PLC通訊接口程序傳至PLC中，PLC判斷啟動(dòng)條件如連鎖條件、控制權(quán)是否在就地等如滿足啟動(dòng)條件通過(guò)開(kāi)關(guān)量

12、輸出模塊發(fā)出開(kāi)出指令，繼電器吸合，設(shè)備“啟動(dòng)信號(hào)點(diǎn)形成回路，設(shè)備啟動(dòng) 。 PLC的通訊n開(kāi)關(guān)量輸出控制PLC的通訊n開(kāi)關(guān)量輸入顯示 當(dāng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，傳感器與繼電器線圈形成回路，繼電器觸點(diǎn)端常開(kāi)點(diǎn)閉合，PLC開(kāi)入模塊當(dāng)前通道接通，PLC掃描到當(dāng)前點(diǎn)的狀態(tài)變化，通過(guò)上位機(jī)與PLC的通訊接口返回到上位機(jī)畫(huà)面。 PLC的通訊n開(kāi)關(guān)量輸入顯示 PLC的通訊n模擬量輸出控制 當(dāng)我們?cè)谏衔粰C(jī)對(duì)變頻器等設(shè)備進(jìn)行頻率設(shè)定時(shí)，上位機(jī)與PLC接口程序?qū)⒃O(shè)定的模擬量值傳送到PLC中，由PLC的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將設(shè)定值轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，輸出到變頻器等設(shè)備中。 PLC的通訊n模擬量輸出控制PLC的通訊n模擬量輸入顯示 現(xiàn)場(chǎng)

13、設(shè)備中模擬量信號(hào)接入PLC的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中，模塊將轉(zhuǎn)換好的傳遞給CPU，通過(guò)上位機(jī)與PLC的通訊接口返回到上位機(jī)畫(huà)面。 PLC的通訊n模擬量輸入顯示 各廠家PLC使用情況 n施耐德PLC應(yīng)用于：大唐唐山熱電、大唐云岡熱電、大唐王灘、大唐潮州、大唐烏沙山、大唐寧德、大唐紅河、大唐運(yùn)城、大唐陡河、大唐遷安、大唐呂四港、大唐豐潤(rùn)、大唐托克托【一二期輸煤、燃油、制氫、二期精處理、三四期暖通空調(diào)】、大唐盤(pán)山【輸煤、脫硫】等電廠。nAB PLC應(yīng)用于：大唐盤(pán)山、大唐托克托、大唐錦州、大唐托電國(guó)能、大唐大壩、大唐臨汾電廠。 n西門(mén)子PLC應(yīng)用于：大唐多倫煤化工。 常用大型PLC比較 n當(dāng)前大唐國(guó)際系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用

14、較多的大型PLCu Siemens的S7-400系列 u AB的PLC5、ControlLogix系列 u Schneider的Quantum系列 常用大型PLC比較 幾種PLC無(wú)論是性能還是可靠性都可以滿足電廠生產(chǎn)的平安和穩(wěn)定的需要。只是在與上位機(jī)通訊方面略有不同。大唐國(guó)際內(nèi)應(yīng)用的上位機(jī)組態(tài)軟件大多是ifix。尤其是輔控網(wǎng)的建設(shè)更加大了ifix組態(tài)軟件在系統(tǒng)內(nèi)的使用率。Ifix與以上三個(gè)品牌PLC的通訊各有不同常用大型PLC比較 與Siemens PLC通訊使用Siemens WinCC組態(tài)軟件會(huì)更好些。如上位機(jī)選用ifix可選方法包括：上位機(jī)加裝CP-1613網(wǎng)卡，使用SI7驅(qū)動(dòng)進(jìn)行通訊，

15、這種方案使得上位機(jī)本錢(qián)升高，并且如需增加上位機(jī)還需要給PLC程序進(jìn)行下裝。使用第三方的S7A驅(qū)動(dòng)通過(guò)以太網(wǎng)與PLC通訊，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是，驅(qū)動(dòng)容易配置，增加減少上位機(jī)無(wú)需對(duì)PLC程序進(jìn)行操作，并且本錢(qián)偏高。 常用大型PLC比較 與AB PLC 通訊，當(dāng)前使用的方式是通過(guò)RS Linx作為OPC Server，ifix使用OPC驅(qū)動(dòng)進(jìn)行通訊，優(yōu)點(diǎn)是輕松實(shí)現(xiàn)CPU的雙機(jī)熱備和PLC的雙網(wǎng)冗余，缺點(diǎn)是由于OPC協(xié)議本身的問(wèn)題，上下位機(jī)之間通訊速度或多或少會(huì)受到影響。常用大型PLC比較 與Schneider PLC通訊，其優(yōu)點(diǎn)是，Schneider PLC完全支持ModBus TCP協(xié)議，ifix使用MBE驅(qū)動(dòng)，可以輕松完成對(duì)雙網(wǎng)冗余的配置，選用熱備型號(hào)的PLC后PLC程序中無(wú)需做任何配置便可以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備。