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2024/12/221第一部分
自控系統(tǒng)基本概念
2024/12/222主要內(nèi)容什么是自動(dòng)化?什么是PLC?什么是DCS?計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有什么組成?PLC與DCS比較?我廠現(xiàn)用的自控系統(tǒng)有哪些?2024/12/223
在各種生產(chǎn)設(shè)備上配備上一些自動(dòng)化裝置代替操作人員的部分直接勞動(dòng),使生產(chǎn)在不同程序上自動(dòng)的進(jìn)行,這種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理各種生產(chǎn)過(guò)程的辦法稱自動(dòng)化。什么是自動(dòng)化?2024/12/224PLC系統(tǒng)簡(jiǎn)介DCS系統(tǒng)簡(jiǎn)介我廠現(xiàn)有的自控系統(tǒng)2024/12/225ProgramableLogicController可編程序控制器什么是PLC?2024/12/226PLC的產(chǎn)生68年美國(guó)通用汽車公司(GM)招標(biāo)要求:
(1)軟連接代替硬接線
(2)維護(hù)方便
(3)可靠性高于繼電器控制柜
(4)體積小于繼電器控制柜
(5)成本低于繼電器控制柜
(6)有數(shù)據(jù)通訊功能
(7)輸入115V
(8)可在惡劣環(huán)境下工作
(9)擴(kuò)展時(shí),原系統(tǒng)變更要少
(10)用戶程序存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展到4K核心思想:
·用程序代替硬接線
·輸入/輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián)
·結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展
2024/12/227
PLC的發(fā)展史69年美國(guó)DEC公司研制出世界上第一臺(tái)PLC(PDP-14),并在GM公司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功
PLC的誕生:
·1969年,美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP-14
·1971年,日本研制出第一臺(tái)DCS-8
·1973年,德國(guó)研制出第一臺(tái)PLC
·1974年,中國(guó)研制出第一臺(tái)PLC
2024/12/228
PLC的發(fā)展史第一代:1969年~1972年,代表產(chǎn)品有
·美國(guó)DEC公司的PDP-14/L
第二代:1973年~1975年,代表產(chǎn)品有
·德國(guó)SIEMENS公司的SIMATIC
S3、S4系列
第三代:1976~1983年,代表產(chǎn)品有
·德國(guó)SIEMENS公司的SIMATIC
S5系列
第四代:1983年~現(xiàn)在,代表產(chǎn)品有
·德國(guó)西門子公司的S7系列
2024/12/229PLC的定義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)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器,用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制,定時(shí),計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。2024/12/2210PLC的結(jié)構(gòu)2024/12/2211PLC主機(jī)I/O模塊電源:為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配備的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。編程器:用于手持編程??捎盟斎?、檢查、修改、調(diào)試程序,或用它監(jiān)視PLC的工作情況。I/O擴(kuò)展接口:擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元(即主機(jī))聯(lián)接在一起。外設(shè)接口:將編程器、打印機(jī)、條碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián),以完成相應(yīng)操作。輸入模塊:接受輸入設(shè)備的控制信號(hào)。輸出模塊:輸出控制信號(hào)。CPU:起總指揮的作用。存儲(chǔ)器:存儲(chǔ)系統(tǒng)及用戶程序和數(shù)據(jù)。2024/12/2212PLC的功能邏輯控制定時(shí)控制計(jì)數(shù)控制步進(jìn)(順序)控制PID控制數(shù)據(jù)控制通信和聯(lián)網(wǎng)2024/12/2213PLC的工作方式
PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式。OB1是用于循環(huán)處理的組織塊(主程序),它可以調(diào)用別的邏輯塊,或被中斷程序(組織塊)中斷。在起動(dòng)完成后,不斷地循環(huán)調(diào)用OB1,在OB1中可以調(diào)用其它邏輯塊(FB,SFB,FC或SFC)。循環(huán)程序處理過(guò)程可以被某些事件中斷。在循環(huán)程序處理過(guò)程中,CPU并不直接訪問(wèn)I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū),而是訪問(wèn)CPU內(nèi)部的輸入/輸出過(guò)程映像區(qū)。批量輸入、批量輸出。2024/12/22142024/12/22152024/12/2216PLC是采用順序掃描、不斷循環(huán)的方式進(jìn)行工作的。PLC的掃描工作過(guò)程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新3個(gè)階段,并進(jìn)行周期性循環(huán)。2024/12/2217PLC的特點(diǎn)功能強(qiáng),性能價(jià)格比高硬件配套齊全,用戶使用方便,適應(yīng)性強(qiáng)可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少編程方法簡(jiǎn)單維修工作量少,維修方便體積小,能耗低
2024/12/2218我廠主要PLC系統(tǒng)煉焦車間四大車控制系統(tǒng)二煉焦備煤系統(tǒng)三回收水處理控制系統(tǒng)污水處理廠都是用的西門子PLCS7-300的控制系統(tǒng)2024/12/2219DistributedControlSystem集散控制系統(tǒng)什么是DCS?2024/12/2220DCS定義DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)(DistributedControlSystem),在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。)2024/12/2221DCS發(fā)展1975年美國(guó)霍尼韋爾(Honeywell)首次向世界推出了綜合分散控制系統(tǒng)TDC-2000,代替以PID運(yùn)算為主的模擬儀表控制在此期間日本恒河公司的CETTUM;美國(guó)泰勒儀表公司的MOSË;80年代末許多公司推出了新一代的集散系統(tǒng),主要特征局部網(wǎng)絡(luò)采用MAP協(xié)議;引用智能變送器與現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu);在控制軟件上引入PLC的順序控制與批量控制,使DCS也具有PLC的功能
2024/12/2222DCS結(jié)構(gòu)I/O板控制器通訊網(wǎng)絡(luò)人機(jī)界面2024/12/2223I/O板的類型模擬量輸入,4-20毫安的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)板和用以讀取熱電偶的毫伏信號(hào)板;4-16個(gè)通道不等;模擬量輸出,通常都是4-20毫安的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),一般它的通道比較少,4-8個(gè)通道;開(kāi)關(guān)量輸入;16-32個(gè)通道,電壓:直流24伏、125伏;交流220伏或115伏等;開(kāi)關(guān)量輸出,8-16個(gè)通道,電壓:直流24伏、125伏;交流220伏或115伏等;脈沖量輸入,用于采集速率信號(hào);4-8通道不等;快速中斷輸入;HART協(xié)議輸入板現(xiàn)場(chǎng)總線I/O板;2024/12/2224
每一種I/O板都用相應(yīng)的端子板;每一塊I/O板都接在I/O總線上。為了信號(hào)的安全和完整,信號(hào)在進(jìn)入I/O板以前信號(hào)要進(jìn)行整修,如上下限的檢查、溫度補(bǔ)償、濾波,這些工作可以在端子板完成,也可以分開(kāi)完成,完成信號(hào)整修的板現(xiàn)在有人稱它們?yōu)樾盘?hào)調(diào)理板。
I/O總線和控制器相連。80年代的DCS由于控制器的運(yùn)算能力不強(qiáng),為了增加I/O點(diǎn)數(shù),把控制器的任務(wù)分開(kāi),實(shí)際上是有三種類型的控制器。即:完成閉環(huán)運(yùn)算的控制器、模擬量數(shù)據(jù)采集器和邏輯運(yùn)算器。2024/12/2225DCS結(jié)構(gòu)帶I/O板的控制器通訊網(wǎng)絡(luò)人機(jī)界面2024/12/2226通訊網(wǎng)絡(luò)是指:把過(guò)程站和人機(jī)界面連成一個(gè)系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):總線式、環(huán)形和星形通訊網(wǎng)絡(luò)速率:10M和100M左右2024/12/2227DCS結(jié)構(gòu)帶I/O板的控制器通訊網(wǎng)絡(luò)人機(jī)界面2024/12/2228人機(jī)界面操作站:安裝有操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件和控制器的驅(qū)動(dòng)軟件。顯示系統(tǒng)的標(biāo)簽、動(dòng)態(tài)流程圖和報(bào)警信息。工程師站:給控制器組態(tài)(CAD),也可以給操作站組態(tài)(作動(dòng)態(tài)流程圖)。歷史趨勢(shì):用于存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù),一般用磁盤陣列(稱為RAID技術(shù))。
動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器:是DCS和MIS系統(tǒng)的接口,也是DCS和Web的隔離設(shè)備。
2024/12/2229DCS特點(diǎn)高可靠性開(kāi)放性靈活性易于維護(hù)協(xié)調(diào)性控制功能齊全
它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。2024/12/2230我廠的DCS控制系統(tǒng)二分廠冷鼓和煉焦控制系統(tǒng)二回收粗苯控制系統(tǒng)三回收車間自控系統(tǒng)三煉焦車間自控系統(tǒng)除二回收粗苯(上海華文)外,都是浙大中自控制系統(tǒng)2024/12/2231PLC和DCS都是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)2024/12/2232計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是怎么組成的呢?2024/12/2233計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成邏輯運(yùn)行軟件梯形圖邏輯開(kāi)發(fā)軟件HMI(人機(jī)接口)開(kāi)發(fā)軟件HMI運(yùn)行軟件PLC主機(jī)站遠(yuǎn)程
I/O遠(yuǎn)程
I/O2024/12/2234柜體及安裝結(jié)構(gòu)PLC主機(jī)站及I/O模塊PLC遠(yuǎn)程站及I/O模塊24VDC電源空開(kāi)及保險(xiǎn)各種規(guī)格接線端子網(wǎng)絡(luò)連接電纜計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成控制柜中的主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)操作臺(tái)配電及網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件操作臺(tái)的主要內(nèi)容2024/12/2235計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的區(qū)域劃分控制系統(tǒng)側(cè)計(jì)算機(jī)操作臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)控制系統(tǒng)柜或繼電器柜接線端子上口接線端子下口低壓配電柜儀表控制柜現(xiàn)場(chǎng)操作箱HMI2024/12/2236PLC和DCS之間有那些不同呢?2024/12/2237發(fā)展方面PLC是從傳統(tǒng)的繼電器回路發(fā)展而來(lái)DCS從傳統(tǒng)的儀表盤監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)2024/12/2238系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和兼容性方面PLC很少有兼容性的要求,一般采用專用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)DCS操作級(jí)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)選擇以太網(wǎng)絡(luò),采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議,方便可擴(kuò)展。2024/12/2239數(shù)據(jù)庫(kù)PLC數(shù)據(jù)庫(kù)通常不是統(tǒng)一的,組態(tài)軟件和監(jiān)控軟件都有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)DCS一般都提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)2024/12/2240時(shí)間調(diào)度PLC的程序是從頭到尾執(zhí)行一次后又從頭開(kāi)始執(zhí)行,固定的循環(huán)周期DCS可以設(shè)定任務(wù)周期,合理的調(diào)度控制器的資源2024/12/2241網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)PLC系統(tǒng)工作任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單,傳輸數(shù)據(jù)量一般不太大,常見(jiàn)的PLC系統(tǒng)為一層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)DCS常使用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),一層為過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò)。IO的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)CPU轉(zhuǎn)換后變?yōu)檎螖?shù)據(jù)或?qū)嵭螖?shù)據(jù),在操作級(jí)網(wǎng)絡(luò)(第二層網(wǎng)絡(luò))上傳輸2024/12/2242應(yīng)用對(duì)象PLC一般應(yīng)用在設(shè)備的控制連鎖或少量的模擬量的控制中DCS應(yīng)用在大型的自控場(chǎng)所(大于600點(diǎn))2024/12/2243PLC和DCS之間有那些相同之處呢?2024/12/2244功能PLC已經(jīng)具備了模擬量的控制功能
DCS也具備相當(dāng)強(qiáng)勁的邏輯處理能力
2024/12/2245系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PLC與DCS的基本結(jié)構(gòu)是一樣的。PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)全面移植到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制上了,傳統(tǒng)的編程器早就被淘汰。2024/12/2246發(fā)展方向小型化的PLC將向更專業(yè)化的使用角度發(fā)展,比如功能
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