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PLC控制系统设计概要简述

2012-08-31 10:28
姚看江湖
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1 引言

  随着plc在工业控制中的推广普及,plc产品的种类越来越多,其结构型号、性能、容量、指令系统,编程方法等各不相同,适用场合也各有侧重。因此,合理选择plc对于提高其在控制系统中的应用有着重要作用。应用plc首先要详细分析被控对象、控制过程与要求,熟悉了解工艺流程后列出控制系统的所有功能和指标要求,与继电器控制系统和工业控制计算机进行比较后加以选择。plc最适合于控制对象的工业环境较差,而安全性、可靠性要求特别高,系统工艺复杂,输入输出以开关量为多,用常规的继电器接触器难以实现,工艺流程又要经常变动的对象和现场。其次要确定控制范围,一般讲,能够反映生产过程的运行情况,能用传感器进行直接测量的参数;用人工进行控制工作量大,操作复杂容易出错或操作过于频繁,人工操作不容易满足工艺要求的往往由plc控制。

2plc的选择

  2.1 机型选择

  机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要,而不浪费机器容量。选择机型前,首先要对控制对象进行下面估计:有多少开关量输入,电压分别为多少,有多少开关量输出,输出功率为多少;有多少模拟量输入和模拟量输出;是否有特殊控制要求,如高速计数器;现场对控制器响应速度有何要求;机房与现场分开还是在一起等。

  在功能满足要求的前提下,选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格最优的机型。通常的做法是:在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合,选用整体式结构的plc;其他情况则最好选用模块式结构的plc;对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的,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;而控制比较复杂,控制功能要求比较高的(如要实现pid运算、闭环控制、通讯联网等),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)。

  应该注意的是,同一个企业应尽量做到机型统一,这样同一个机型的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力量的培训、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,因此配上计算机后即可把控制各独立系统的多台plc联成一个dcs系统,这样便于相互通信,集中管理[2]。

  2.2i/o的选择

  plc与工业生产过程的联系是通过i/o接口模块来实现的,plc有许多i/o接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块,使用时应根据它们的特点进行选择。

  (1)确定i/o点数。不同的控制对象所需要的i/o点数不同,一些典型的传动设备及常用的电气元件所需plc的i/o点数是固定的,如一个单线圈电磁阀用2个输入点,一个输出点;一个按纽需一个输入点;一个信号灯占用一个输出点等,但对于同一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,i/o点数也应有所不同。根据控制系统的要求确定所需的i/o点数时,应再增加10%~20%的备用量,以便随时增加控制功能。

  (2)开关量i/o。开关量i/o接口可以从传感器和开关(如按纽、限位开关等)及控制设备(如指示灯、报警器、电动机启动器等)接收信号。典型的交流i/o信号为24~240v,直流i/o信号为5~240v。尽管输入电路因制造厂家不同而不同,但有些特性是相同的,如用于消除错误信号的抖动电路等。此外,大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都没有可选的隔离电路。在评估离散输出时,应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路[3]。

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