LC系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)（可選.ppt

1,Theory and Application of PLC,電氣學(xué)院自動(dòng)化系,第六章 PLC控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì),2,本章內(nèi)容提綱,PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和步驟,輸入輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)和種類,PLC的選型,系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì),供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì),接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì),電纜設(shè)計(jì)和敷設(shè),3,PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù),描述工藝過程對(duì)控制系統(tǒng)的功能要求 確定系統(tǒng)的控制水平和PLC的選型 對(duì)PLC輸出/輸入(I/O)信號(hào)的定義 系統(tǒng)的可靠性設(shè)定 供電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制柜的設(shè)計(jì) 外部電纜的敷設(shè)設(shè)計(jì) 應(yīng)用軟件的組態(tài),4,PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟,初步設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)） 施工圖設(shè)計(jì)（工程設(shè)計(jì)） 設(shè)計(jì)文件的校核、簽署和會(huì)簽 應(yīng)用軟件的組態(tài) 參加施工和開車考核 設(shè)計(jì)回訪,5,初步設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)） 該設(shè)計(jì)的主要目的是報(bào)請(qǐng)業(yè)主和有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)審批，該階段的設(shè)計(jì)要確定控制系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)的技術(shù)方案，要統(tǒng)計(jì)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)量和控制、測(cè)量的回路數(shù)初步確定PLC機(jī)型的選擇和外部設(shè)備的配置，并提出相應(yīng)的設(shè)備和材料的規(guī)格和數(shù)量. 施工圖設(shè)計(jì)（工程設(shè)計(jì)） 施工圖是進(jìn)行施工用的技術(shù)文件。是在初步設(shè)計(jì)完成以后，經(jīng)過審批再進(jìn)一步編制的圖紙資料。因此，必須從施工的角度出發(fā)，解決設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)部分。在施工圖設(shè)計(jì)完成以后，不允許在留下技術(shù)上未解決的問題.,6,設(shè)計(jì)文件的校核、簽署和會(huì)簽 初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)的文件和圖紙，應(yīng)由各級(jí)崗位的人員負(fù)責(zé)，對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量層層把關(guān)。設(shè)計(jì)、校核、審核、審定等各級(jí)人員應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)文件認(rèn)真會(huì)簽。 應(yīng)用軟件的組態(tài) 在完成工程設(shè)計(jì)后，可以開始進(jìn)行軟件組態(tài)，包括系統(tǒng)配置、建立數(shù)據(jù)庫、各種控制系統(tǒng)的編程、工藝流程畫面的繪制、報(bào)表制作、操作組分析、外圍接口的編程等。,7,參加施工和開車考核 設(shè)計(jì)人員應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)配合施工，了解設(shè)計(jì)文件的執(zhí)行情況，處理施工中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)問題，和軟件人員一起進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，直到全部正常為止。 設(shè)計(jì)回訪 當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)考核、驗(yàn)收和移交生產(chǎn)后的某個(gè)適當(dāng)時(shí)間，設(shè)計(jì)人員要對(duì)所設(shè)計(jì)的工程進(jìn)行回訪。目的是調(diào)查了解生產(chǎn)使用的情況，吸取使用單位對(duì)設(shè)計(jì)的意見。,8,I/O點(diǎn)數(shù)和種類的確定,必要性：在進(jìn)行PLC的選型前，必須要對(duì)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)和種類有一個(gè)精確在進(jìn)行PLC的選型前，必須要對(duì)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)和種類有一個(gè)精確的統(tǒng)計(jì)，以便確定系統(tǒng)的規(guī)模大小、機(jī)型的選擇與配置。 在統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，要分清輸入與輸出、開關(guān)量（數(shù)字量）與模擬量、各種電壓和電流的等級(jí)、智能版塊的要求等 。 輸入點(diǎn)數(shù)應(yīng)包括需要進(jìn)入PLC的過程變量，如溫度、壓力、流量和液位及其需要連鎖報(bào)警的輸入信號(hào)、閥位反饋信號(hào)、電機(jī)的運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)信號(hào)/和手/自動(dòng)切換的狀態(tài)信號(hào)，此外，還應(yīng)包括緊急停車、預(yù)置、清零、單步、跳步、連鎖屏蔽等其它信號(hào)的點(diǎn)數(shù)。,9,I/O點(diǎn)數(shù)和種類的確定,輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)包括需控制的操作變量，如電磁閥、泵和電機(jī)的啟動(dòng)/停止信號(hào), 顯示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。 根據(jù)實(shí)際需要應(yīng)將設(shè)計(jì)好的I/O點(diǎn)數(shù)再增加20%30%的可擴(kuò)展余量， 一方面為改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)留有充分余量；另一方面避免系統(tǒng)在最大I/O點(diǎn)數(shù)下滿負(fù)荷運(yùn)行，而影響到系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性，造成不良影響。,10,PLC的選型,主要考慮CPU能力 控制器的最大I/O點(diǎn)數(shù) 響應(yīng)速度 指令系統(tǒng) 性價(jià)比 備品備件 技術(shù)支持,11,PLC的選型,CPU能力 是PLC最重要的性能指標(biāo)，包括控制器的本身的最大I/O點(diǎn)數(shù)、響應(yīng)速度和軟件功能，處理器的個(gè)數(shù)，CUP儲(chǔ)存器的容量與性能，中間標(biāo)志、計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器的能力等。 儲(chǔ)存器的存儲(chǔ)能力，主要包括儲(chǔ)存器的最大容量、可擴(kuò)展性、儲(chǔ)存器的種類（RAM,EPROM,EEPROM）等。存儲(chǔ)器的最大容量限制了用戶程序的大小，而存儲(chǔ)器的擴(kuò)展性和種類則體現(xiàn)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和使用靈活性。 存儲(chǔ)容量的估計(jì)： 數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)X10+模擬量I/O點(diǎn)數(shù)X25+特殊I/O模塊X100=所需指令字,12,PLC的選型,控制器的最大I/O點(diǎn)數(shù) 由于各制造商習(xí)慣不同，選型時(shí)需要注意以下問題： （1）產(chǎn)品手冊(cè)上最大I/O點(diǎn)數(shù)的含義，是輸入輸出總點(diǎn)數(shù)還是分別給出。 （2）區(qū)別模擬和數(shù)字I/O點(diǎn)數(shù)的關(guān)系。有的產(chǎn)品模擬量要占用數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)，而有的兩者則是獨(dú)立的。 （3）對(duì)于控制對(duì)象分散的大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)，要采用遠(yuǎn)程控制方式，以減少電纜的敷設(shè)量，則要求PLC具有遠(yuǎn)程I/O的能力和驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O的點(diǎn)數(shù)， （4）在需要高速計(jì)數(shù)、閉環(huán)控制等特殊控制要求的系統(tǒng)中，考慮PLC是否具有智能I/O的能力。,13,PLC的選型,響應(yīng)速度 以數(shù)字量控制為主的工程應(yīng)用，PLC的響應(yīng)速度一般都可滿足需要，而具有較多閉環(huán)的模擬量控制系統(tǒng)，則必須考慮PLC的響應(yīng)速度。 影響 PLC響應(yīng)速度的因素主要有兩個(gè)：一是PLC程序指令的處理時(shí)間，（一般是以處理1KB語句所需要的時(shí)間來計(jì)算的）；二是PLC的掃描周期。 除此之外， 特殊情況下還要考慮系統(tǒng)中斷處理和直接控制I/O的功能，以及輸入輸出模塊的反應(yīng)時(shí)間。這些功能可隨時(shí)處理，而不受掃描周期的限制。,14,PLC的選型,指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)的總語句數(shù)（功能的完整性） 指令系統(tǒng)的種類（邏輯、運(yùn)算、控制等） 指令系統(tǒng)的表達(dá)方式。 應(yīng)用軟件的程序結(jié)構(gòu) 軟件開發(fā)手段,15,系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì),目的：為提高系統(tǒng)的可靠性 冗余設(shè)計(jì)方法 手動(dòng)操作設(shè)計(jì) 冷備運(yùn)行設(shè)計(jì) 雙機(jī)熱備運(yùn)行設(shè)計(jì),16,供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì),供電系統(tǒng)的保護(hù)措施 隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、不間斷電源、晶體管開關(guān)電源。 PLC電源模塊的選擇 考慮電源模塊的輸入電壓、輸出功率，以及擴(kuò)展模塊的電源設(shè)計(jì)。 典型供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 參見圖5.5,17,接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì),必要性 保證系統(tǒng)的電氣安全性，提高噪聲抑制作用。 方法 單點(diǎn)接地：低頻時(shí)，避免地電平差存在而造成故障。 多點(diǎn)接地：高頻，避免接地線間的電感耦合。 通常f10MHz，多點(diǎn)接地。 正確的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì) 接地電阻要在規(guī)定范圍內(nèi)，PLC系統(tǒng)要4歐。 具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度 能耐腐蝕并經(jīng)防腐處理 利用電廠的等電位設(shè)計(jì)或單獨(dú)設(shè)置接地系統(tǒng)。,18,接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì),幾個(gè)不同的接地概念 保護(hù)接地 凡是可能帶危險(xiǎn)電壓的設(shè)備，均要保護(hù)接地，如：機(jī)柜、操作臺(tái)、配電柜、繼電器柜等用電設(shè)備的金屬外殼以及控制系統(tǒng)的不帶電的金屬部分。 信號(hào)回路接地 系統(tǒng)中非隔離的信號(hào)需要建立統(tǒng)一的信號(hào)參考點(diǎn)，進(jìn)行信號(hào)回路接地（直流電源負(fù)極），隔離信號(hào)不必。 屏蔽接地 為防止靜電感應(yīng)和磁場(chǎng)感應(yīng)而設(shè)置的屏蔽接地端子，要接地。 注意問題 1、工作地和保護(hù)地不能公用，避免低電平干擾。 2、 浮地和接地 3、屏蔽地 信號(hào)電路單點(diǎn)接地，屏蔽層也要單點(diǎn)接地，避免產(chǎn)生噪聲干擾源。,19,等電位連接的接地系統(tǒng),單獨(dú)接地 控制系統(tǒng)的保護(hù)地介入電氣安全接地網(wǎng)，工作地采用獨(dú)立的干凈的接地裝置和大地相連 聯(lián)合接地 將包括控制系統(tǒng)在內(nèi)的電子信息設(shè)備和其它電氣系統(tǒng)的接地系統(tǒng)連在一起在接地，形成聯(lián)合接地，接地電阻要不大于1歐。 等電位接地 經(jīng)電氣設(shè)計(jì)，將建筑物做成一個(gè)等電位連接網(wǎng)。 除電源中性線一次接地外，將各