plc在石油化工自動化控制中的應(yīng)用

plc在石油化工自動化控制中的應(yīng)用

編程控制器（rc）具有結(jié)構(gòu)緊湊、應(yīng)用靈活、功能完善、操作方便、速度快、可靠性高、價格低等優(yōu)點，越來越受到重視自動控制系統(tǒng)，并在自動控制中發(fā)揮著非常重要的作用。它是一種與cs驅(qū)動電驅(qū)動電驅(qū)動電動器相結(jié)合的工業(yè)控制系統(tǒng)。世界上約有200多個PLC生產(chǎn)廠家,如美國的AB公司、莫迪康公司、GE公司、德國的西門子公司、日本的歐姆龍公司、三菱電機公司以及國內(nèi)的浙大中控等。它們滿足用戶各方面的需求,但在外形、結(jié)構(gòu)、功能、網(wǎng)絡(luò)通信和編程方法等方面各有不同,對于不同的工業(yè)控制需求,應(yīng)當(dāng)選擇合適的PLC,本文探討可編程控制器選型的基本方法、步驟和注意事項等。1其他費用、選集計算機PLC選型的關(guān)鍵主要是能滿足基本控制功能和容量,并考慮維護的方便性、備件的通用性、系統(tǒng)可擴展性以及能滿足特殊功能要求等。1.1ls-qp統(tǒng)計PLC一般是根據(jù)其輸入輸出點數(shù)及存儲器容量的大小來分類,在PLC選型之前首先確定系統(tǒng)I/O點數(shù)和存儲器容量。基本步驟是先根據(jù)工藝控制條件對I/O點數(shù)(數(shù)字輸入/輸出量、模擬輸入/輸出量)作出一個準確的統(tǒng)計,在這個統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上再增加10%～30%的余量來確定I/O總點數(shù)。優(yōu)點是:(1)可以彌補統(tǒng)計過程中遺漏的點數(shù);(2)保證系統(tǒng)投入運行后,個別點有故障時,能夠替換;(3)預(yù)備將來可能增加的點數(shù)需求。按I/O點數(shù)對照表1可以確定PLC的規(guī)模。PLC的存儲器用于存儲用戶程序和數(shù)據(jù),一般有內(nèi)置式和外插式兩類,存儲器容量選擇可以對照表1來確定或按如下方法進行估算:存儲器容量(指令字)=數(shù)字量I/O點數(shù)×10+模擬量I/O點數(shù)×25+特殊量I/O點數(shù)×100存儲器容量(指令字)=數(shù)字量Ι/Ο點數(shù)×10+模擬量Ι/Ο點數(shù)×25+特殊量Ι/Ο點數(shù)×1001.2選擇編程方法1.2.1專用編程設(shè)備PLC一般可以通過三種方式進行編程。一種是廠家提供的普通手持式編程器編程,一般只能用廠家規(guī)定的語句表中的語句進行編程。手持式編程器編程體積小,便于攜帶,價格較低,對于系統(tǒng)容量小,在編程工作量小的場合比較合適,但這種編程方式的效率低。另一種是用廠家專用圖形編程器編程,這類編程器采用梯形圖編程,方便直觀,一般的技術(shù)人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如,但這類編程器價格較高。第三種是在普通計算機上運行專用的編程軟件來編程,支持的編程語言多,編程操作非常方便,這種方式現(xiàn)在已被大多數(shù)用戶采用,但有的編程軟件需額外購買,價格不菲。1.2.2常用的編程軟件編程語言多種多樣,有的看似相同卻不通用。根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制5種標(biāo)準編程語言(IEC1131-3),劃分為以下5類編程語言:梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)、指令表(IL)。由PLC廠家提供的編程軟件一般都要求包括上述一種或幾種編程語言,如Siemens公司的Step7編程軟件就可以使用梯形圖(Ladder)、語句表(STL)等多種編程語言;Modicon公司的Modsoft編程軟件只能使用梯形圖編程,而Concept編程軟件可以使用5種編程語言。另外,有的系統(tǒng)內(nèi)嵌BASIC或C語言使得可編程控制器的編程功能變得更加強大,適用性更廣泛,如GE的內(nèi)嵌BASIC語言、浙大中控的C規(guī)范功能模塊等。1.3plc方案比選在實際應(yīng)用中,很多要求PLC要與集散控制系統(tǒng)、操作站或其他PLC單元進行通信,這已成為控制系統(tǒng)必須解決的問題,各廠家的通信協(xié)議千差萬別,兼容性差,在這一方面主要考慮以下幾點。1.3.1小、微型系統(tǒng)上的應(yīng)用各廠家都有自己的通信協(xié)議,并且不止一種,這在大、中型系統(tǒng)上表現(xiàn)明顯,在小、微型系統(tǒng)上也不盡相同。一些廠家出于功能、容量、價格等方面考慮往往沒有通信功能,或者即使是有通信功能一般也與其他協(xié)議不同,一般是比較簡單的通信方式。因此,主要考慮同一廠家不同類型PLC之間的通信。1.3.2不同廠家產(chǎn)品之間的通信若所選的PLC是用于對已有的自控系統(tǒng)進行部分改造,而所選擇的PLC制造廠家與原系統(tǒng)不同,或者需選擇一種以上的PLC,且選用了不同廠家的產(chǎn)品,這就需要考慮不同廠家產(chǎn)品之間的通信問題。選型原則是在滿足通信功能要求的前提下,保持通信協(xié)議的通用性和彼此兼容性。1.3.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇由于各廠家制定的通信協(xié)議各不相同,國際上也無統(tǒng)一標(biāo)準,所以在PLC通信功能的選擇上受到了一定的限制。一般重點選擇影響面大、有發(fā)展前景、功能完備、較成熟的通信協(xié)議。在實際中也應(yīng)該考慮所選取的產(chǎn)品是否還帶有支持其他廠家通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,以及廠家是否具有在通訊技術(shù)上的產(chǎn)品能力。選用帶有通訊擴展模塊的PLC,在實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)、一體化控制,建立生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)上都具有很大的優(yōu)勢。1.4對專用模塊的plc接口的選擇如果工業(yè)控制要求PLC在進行邏輯控制的同時還要完成模擬量輸入輸出、PID調(diào)節(jié)、網(wǎng)絡(luò)通信等專門功能時,就需要考慮所選擇的PLC是否支持這些專用模塊。目前大部分生產(chǎn)廠家的PLC產(chǎn)品提供這些專用模塊,如通信模塊、PID控制模塊、計數(shù)器模塊、模擬輸入/輸出模塊等,但僅限于某些具體型號的PLC支持這些模塊。另外,選用這些專用模塊在軟件選擇上也應(yīng)同時配套,通過系統(tǒng)組態(tài)實現(xiàn)相應(yīng)的復(fù)雜控制功能,便于用戶編程。1.5plc的冗余分配PLC冗余主要是基于系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和軟硬件在線維護方便的考慮。冗余有硬冗余和軟冗余兩種方式,硬冗余的PLC是通過硬件冗余控制器在運行部件和備用部件之間進行自動切換,避免因軟件故障或硬件故障造成的系統(tǒng)死機。而軟冗余的PLC則沒有硬件冗余控制器,冗余切換是通過CPU的控制軟件來實現(xiàn)與硬冗余相似的功能,但當(dāng)CPU或軟件出現(xiàn)故障后,冗余功能就會失效。PLC的冗余包括CPU的冗余、IO卡件的冗余、總線的冗余等,在選擇冗余的PLC系統(tǒng)時,控制軟件一般也是要選擇冗余的,只有這樣才能做到真正意義上的冗余。冗余的PLC系統(tǒng)成本遠高于不冗余的系統(tǒng),只有當(dāng)工業(yè)控制過程有充分必要時才予以考慮。1.6中心控制方案設(shè)計計算機監(jiān)控軟件有PLC開發(fā)商專為自己的產(chǎn)品定做的和軟件開發(fā)公司專門開發(fā)的適合大多數(shù)PLC產(chǎn)品的監(jiān)控系統(tǒng)兩種。前一種與PLC的相容性強,能夠根據(jù)PLC的特點制定相應(yīng)的控制方案,以PLC為中心;后一種則拋開了PLC產(chǎn)品,注重在圖像、動畫、聲音、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)等方面的優(yōu)勢,給二次開發(fā)人員提供了較寬松的開發(fā)條件,只要有相應(yīng)的通信協(xié)議就可以與各種類型PLC相連,這種監(jiān)控軟件是現(xiàn)在自控系統(tǒng)設(shè)計的首選。所以,在與監(jiān)控軟件的配套能力這方面考慮的是所選的PLC是否被大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)所支持。1.7適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境工作環(huán)境是PLC工作的硬性指標(biāo)。自控系統(tǒng)將人們從惡劣的環(huán)境中解脫出來,就要求其本身能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境,諸如溫度、濕度、噪聲、信號屏蔽、工作電壓等。所以一定要選擇適應(yīng)實際工作環(huán)境的產(chǎn)品。當(dāng)PLC在特殊的、惡劣的環(huán)境下工作時,這方面的考慮顯得尤其重要。1.8供應(yīng)商或plc選擇合適的PLC產(chǎn)品還包括售后服務(wù)和技術(shù)支持方面的考慮,如選擇技術(shù)實力強的制造廠家,選擇信譽好的代理商。盡量考慮生產(chǎn)日期較近的產(chǎn)品,制造廠家能保證PLC的合理使用年限;優(yōu)先產(chǎn)品有連續(xù)性,產(chǎn)品升級向下兼容和滿足將來新增功能要求的系統(tǒng);盡量考慮選擇比較新型的PLC,優(yōu)先產(chǎn)品備品備件易采購,當(dāng)某一種型號PLC(或PLC模塊)被淘汰后,生產(chǎn)廠家能夠保證有足夠的備品備件的PLC;無論是代理商還是制造廠家都有好的售后服務(wù)與技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)承諾是非常重要的。2在用戶程序冗余設(shè)備的選擇方面,建議選擇合適的plc產(chǎn)品PLC以其顯著的優(yōu)點而廣泛用于工業(yè)控制中,在實際應(yīng)用中涉及的問題很多?？傊?在PLC選型時應(yīng)遵循以下注意事項:(1)根據(jù)PLC是單機控制還是形成網(wǎng)絡(luò)、輸入輸出點數(shù)、控制功能確定PLC的規(guī)模,并且在選購PLC時要在實際需要點數(shù)的基礎(chǔ)上留有一定余量;(2)用戶程序的存儲容量和指令的執(zhí)行速度是兩個重要指標(biāo),一般存儲容量越大、速度越快的PLC價格就越高,應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用PLC產(chǎn)品;(3)根據(jù)用戶程序開發(fā)量的大小與難易,開發(fā)周期的長短以及資金情況合理配備編程器;(4)在滿足要求