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PLC控制系统的通信接口应包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等。大中型PLC通信总线(含接口设备和电缆)应1:1冗余配置,通信总线应符合,通信距离应满足装置实际要求。
在PLC控制系统的通信网络中,上级的网络通信速率应大于1Mbps,通信负荷不大于60%。PLC控制系统的通信网络主要有下列几种形式。
PC为主站。多台同型号PLC为从站,组成简易PLC网络。
1台PLC为主站,其他同型号PLC为从站,构成主从式PLC网络。
PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网。
专用PLC网络(各厂商的专用PLC通信网络)。
为减轻CPU通信任务,根据网络组成的实际需要,应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线、工业以太网)通信处理器。
④编程功能。编程方式如下。
离线编程方式:PLC和编程器共用一个CPU,编程器在编程模式时,CPU只为编程器提供服务,不对现场设备进行控制。完成编程后,编程器切换到运行模式,CPU对现场设备进行控制,不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本,但使用和调试不方便。
在线编程方式:CPU和编程器有各自的CPU,主机CPU负责现场控制,并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换,编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,下一扫描周期,主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高,但系统调试和操作方便,在大中型PLC中常采用。
PLC有五种标准化编程语言:三种图形化语言[顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能模块图(FBD)]和两种文本语言[语句表(IL)、结构文本(ST)],选用的编程语言应遵守其标准(IEC6113123),同时,还应支持多种语言编程形式,如C、Basic等语言,以满足特殊控制场合的控制要求。
⑤诊断功能。PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断,硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置,软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行的诊断是内诊断,通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行的诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱,直接影响对操作和维护人员技术能力的要求,并影响平均维修时间。
⑥处理速度。PLC采用扫描方式工作,从实时性要求来看,处理速度应越快越好,如果信号持续时间小于扫描时间,则PLC将扫描不到该信号,造成信号数据的丢失。
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浔之漫智控技术(上海)有限公司
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简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能,普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能,较复杂运算功能有代数运算、数据传送等。大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。随着开放系统的出现,目前在PLC中都已具有通信功能,有些产品具有与下位机的通信,有些产品具有与同位机或上位机的通信,有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信功能。设计选型时应从实际应用的要求出发,合理选用所需的运算功能。大多数应用场合,只需要逻辑运算和计时计数功能,有些应用需要数据传送和比较,当用于模拟量检测和控制时,才使用代数运算、数值转换和PID运算等,要显示数据时需要译码和编码等运算。
对于一个大型企业的PLC扩展系统,应尽量做到机型统一。这样,同一机型的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,配以上位计算机后即可把企业内的各独立控制系统的多台PLC连成一个多级分布式控制系统,这样便于相互通信,集中管理。
在做出系统控制方案的决策之前,要详细了解被控对象的控制要求,从而决定是否选用PLC进行控制。在控制系统逻辑关系较复杂(需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等)、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理(有数据运算、模拟量的控制、PID调节等)、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下,使用PLC控制是很必要的。
目前,国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的PLC产品,只有全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨,不要盲目贪大求全,以免造成投资和设备资源的浪费。在自动控制系统设计中,面对众多生产厂家的各种类型PLC,它们各有优缺点,能够满足用户的各种需求,但在形态、组成、功能、网络、编程等方面各不相容,没有一个统一的标准,无法进行横向比较。PLC选型时主要是根据所需功能和容量进行选择,并考虑维护的方便性,备件的通用性,是否易于扩展,有无特殊功能要求等。为此在自动控制系统设计中可以通过以下几方面的比较,选择适合所设计的自动控制系统的PLC产品。
在进行PLC常规设计中,采用输出模块为继电器输出,可以实现执行器件不同触点信号的需要,比如有的需要交流电压220V、有的需要直流电压、有的需要一个无源触点等。在设计中选用继电器输出模块时应注意以下问题:
触点的保护。有的PLC的输出点是直接控制现场的执行器件,比如电磁阀等,而在环境恶劣的工业现场,因线路的老化、导线短路而造成触点损坏。一旦损坏,就要更换PLC输出继电器或改变触点而对PLC的程序进行修改。
触点的浪费。继电器输出的PLC的输出都是成组的,几个输出点一个公用端,整组输出的形式必须相同,否则就要用外接继电器转换。若同一动作的两个点由于处在不同的线路上,只能用不同组的两个点或用一个点经过继电器转换。
价格的问题。在PLC的输出模块中,继电器输出的价格相对晶体管输出的要贵出20%。
对于环境恶劣的现场,应采用晶体管输出的PLC模块,输出点全部外接中间继电器,这样就能够避免以上的问题,并使维护简单便利。同时在工程设计中,能够减少因输出点形式不同发生冲突的考虑,而且能够比较便利合理的分配输出点。对于需在PLC输出设置外部驱动电路的回路可以用三极管驱动,也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动,同时应采用保护电路和浪涌吸收电路,并且每路有显示二极管(LED)指示。