輔控網(wǎng)技術培訓-PLCppt課件

1、輔控網(wǎng)技術培訓 -PLC部分河北華之杰信息科技股份有限公司2011年3月.目錄什么是PLC 、PLC的功能PLC的構成PLC的分類PLC的特點PLC的通訊實現(xiàn)PLC控制的實現(xiàn) 各廠家PLC使用情況常用大型PLC比較 PLC選型簡介 .什么是PLCPLC是“可編程邏輯控制器”(Programmable Logic Controller)的簡稱。 國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類

2、型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 .什么是PLC總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設計編制。個人理解即為“組態(tài)” .PLC的功能邏輯控制；定時計數(shù)控制；步進（順序）控制；PID 控制；數(shù)據(jù)控制：PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力；通信和聯(lián)網(wǎng)；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、CR

3、T 模塊及高速計數(shù)模塊等。.PLC的構成 電源 中央處理單元(CPU) 內存 I/O模塊 底板或機架 其他模塊 .PLC的構成 電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。.PLC的構成 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)，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。每套PLC至少有一個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)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過

4、程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。 .PLC的構成 內存 內存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。不同機型的PLC其內存大小也不盡相同，除主機單元的已有的內存區(qū)外，大部分機型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴展。 .PLC的構成 I/O模塊 PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（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狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。 I/O種類有開關量輸入（DI），開關量輸

5、出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等 。 按I/O點數(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所能管理的基本配置的能力。 .PLC的構成 底板或機架 大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。.PLC的構成 其他模塊 功能模塊：計數(shù)、定位等功能模塊通訊模塊：與上位機或其他PLC通訊的以太網(wǎng)模塊、RS485 協(xié)議的模塊等。 .PLC的分類 小型PLC小型PLC 的lO 點數(shù)一般在128 點以下，其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體，除了開關量IO

6、 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)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)以及各種指令。中型PLC中型PLC 采用模塊化結構，其IO 點數(shù)一般在2561024 點之間。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，指令系統(tǒng)更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。大型PLC 一般IO 點數(shù)在1024 點以上的稱為大型PLC。大型PLC 的軟、硬件功能極強，具有極強的自診斷功能。通信聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通信聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構成三級

7、通信網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。大型PLC還可以采用三CPU 構成表塊式系統(tǒng)，使機器的可靠性更高。.PLC的特點高可靠性所有的IO 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內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)良的開關電源。對采用的器件進行嚴格的篩選。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，以防止故障擴大。大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統(tǒng)或有三CPU構成表決系統(tǒng)，使可靠性更進一步提高。.PLC的特點豐富的IO 接口模塊 PLC 針對不同的工

8、業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流，開關量或模擬量，電壓或電流，脈沖或電位，強電或弱電等。有相應的IO 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備相匹配，如：按鈕，行程開關，接近開關，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，它還有多種人一機對活的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通信聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 .PLC的特點采用模塊化結構 為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC 以外，絕大多數(shù)PLC 均采用模塊化結構。PLC 的各個部件，包括CPU，電源IO 等均采用模塊化設計。由機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的特點編程簡

9、單易學 PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。 .PLC的特點安裝簡單，維修方便 PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC 相應的IO 端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，大都支持帶電拔插，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行 .PLC的通訊 與遠程站的通訊 與上位機以及其他PLC的通訊.PLC的通訊與遠程站的通訊 電力系統(tǒng)常用的PLC遠程站

10、之間的通訊使用ControlNet、ModBus、Profibus等協(xié)議的總線。傳輸介質根據(jù)距離的長短可以選擇同軸電纜、Profibus電纜、光纖進行傳輸。 .PLC的通訊與上位機以及其他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，應用以上協(xié)議足以滿足與主流上位機以及其他品牌PLC進行數(shù)據(jù)通訊。 其通訊介質包括網(wǎng)線、雙絞線、Profibus電纜等。 .PLC控制的實現(xiàn) 開關量輸出控制 開關量輸入顯示 模擬量輸出控制 模擬量輸入顯示 .PLC的通訊開關量輸出控制 當我們在畫面上點擊一個指令按鈕的時候，開出點狀態(tài)

11、由0變1，上位機將這個數(shù)據(jù)變化通過上位機與PLC通訊接口程序傳至PLC中，PLC判斷啟動條件（如連鎖條件、控制權是否在就地等）如滿足啟動條件通過開關量輸出模塊發(fā)出開出指令，繼電器吸合，設備“啟動”信號點形成回路，設備啟動 。 .PLC的通訊開關量輸出控制.PLC的通訊開關量輸入顯示 當設備狀態(tài)發(fā)生變化時，傳感器與繼電器線圈形成回路，繼電器觸點端常開點閉合，PLC開入模塊當前通道接通，PLC掃描到當前點的狀態(tài)變化，通過上位機與PLC的通訊接口返回到上位機畫面。 .PLC的通訊開關量輸入顯示 .PLC的通訊模擬量輸出控制 當我們在上位機對變頻器等設備進行頻率設定時，上位機與PLC接口程序將設定的模

12、擬量值傳送到PLC中，由PLC的數(shù)模轉換器將設定值轉換成模擬信號，輸出到變頻器等設備中。 .PLC的通訊模擬量輸出控制.PLC的通訊模擬量輸入顯示 現(xiàn)場設備中模擬量信號接入PLC的模數(shù)轉換模塊中，模塊將轉換好的傳遞給CPU，通過上位機與PLC的通訊接口返回到上位機畫面。 .PLC的通訊模擬量輸入顯示 .各廠家PLC使用情況 施耐德PLC應用于：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、大唐運城、大唐陡河、大唐遷安、大唐呂四港、大唐豐潤、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】、大唐盤山【輸煤、脫硫】等電廠。AB PLC應用于：大唐盤

13、山、大唐托克托、大唐錦州、大唐托電國能、大唐大壩、大唐臨汾電廠。 西門子PLC應用于：大唐多倫煤化工。 .常用大型PLC比較 當前大唐國際系統(tǒng)內應用較多的大型PLC Siemens的S7-400系列 AB的PLC5、ControlLogix系列 Schneider的Quantum系列 .常用大型PLC比較 幾種PLC無論是性能還是可靠性都可以滿足電廠生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定的需要。只是在與上位機通訊方面略有不同。大唐國際內應用的上位機組態(tài)軟件大多是ifix。尤其是輔控網(wǎng)的建設更加大了ifix組態(tài)軟件在系統(tǒng)內的使用率。Ifix與以上三個品牌PLC的通訊各有不同.常用大型PLC比較 與Siemens PL

14、C通訊使用Siemens WinCC組態(tài)軟件會更好些。如上位機選用ifix可選方法包括：上位機加裝CP-1613網(wǎng)卡，使用SI7驅動進行通訊，這種方案使得上位機成本升高，并且如需增加上位機還需要給PLC程序進行下裝。使用第三方的S7A驅動通過以太網(wǎng)與PLC通訊，這種方式的優(yōu)點是，驅動容易配置，增加減少上位機無需對PLC程序進行操作，并且成本偏高。 .常用大型PLC比較 與AB PLC 通訊，當前使用的方式是通過RS Linx作為OPC Server，ifix使用OPC驅動進行通訊，優(yōu)點是輕松實現(xiàn)CPU的雙機熱備和PLC的雙網(wǎng)冗余，缺點是由于OPC協(xié)議本身的問題，上下位機之間通訊速度或多或少會受到影響。.常用大型PLC比較 與Schneider PLC通訊，其優(yōu)點是，Schneider PLC完全支持ModBus TCP協(xié)議，ifix使用MBE驅動，可以輕松完成對雙網(wǎng)冗余的配置，選用熱備型號的PLC后PLC程序中無需做任何配置便可以實現(xiàn)雙機熱備。并