辅控网技术培训-PLC

1、辅控网技术培训辅控网技术培训 -PLC局部局部河北华之杰信息科技股份河北华之杰信息科技股份20212021年年3 3月月目录u什么是PLC 、PLC的功能uPLC的构成uPLC的分类uPLC的特点uPLC的通讯实现uPLC控制的实现 u各厂家PLC使用情况u常用大型PLC比较 uPLC选型简介 什么是PLCnPLC是是“可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)的的简称。简称。 n国际电工委员会国际电工委员会IEC对对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可

2、编程运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原那么设都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原那么设计。计。 什么是PLCn总之，可编程控制器是一台计算机，

3、它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。n个人理解即为“组态 PLC的功能n逻辑控制；n定时计数控制；n步进顺序控制；nPID 控制；n数据控制：PLC 具有数据处理能力；n通信和联网；n其他：PLC 还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块、CRT 模块及高速计数模块等。PLC的构成 n电源 n中央处理单元(CPU) n内存 nI/O模块 n底板或机架 n其他模块 PLC的构成 n电源用于为PL

4、C各模块的集成电路提供工作电源。PLC的构成 n中央处理单元(CPU) CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用(其功能类似于人的大脑)，主要由运算器、控制器、存放器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的存放器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 PLC的构

5、成 n内存 内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。不同机型的PLC其内存大小也不尽相同，除主机单元的已有的内存区外，大局部机型还可根据用户具体需要加以扩展。 PLC的构成 nI/O模块 PLC与电气回路的接口，是通过输入输出局部I/O完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。 I/O种类有开关量输入DI，开关量输出DO，模拟量输入AI，模拟量输出AO等 。 按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的根本配置的能力。 PLC

6、的构成 n底板或机架 大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。PLC的构成 n其他模块 u功能模块：计数、定位等功能模块u通讯模块：与上位机或其他PLC通讯的以太网模块、RS485 协议的模块等。 PLC的分类 n小型PLC小型PLC 的lO 点数一般在128 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量IO 以外，还可以连接模拟量IO 以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通信联网以及各种指令。n中型PLC中型PL

7、C 采用模块化结构，其IO 点数一般在2561024 点之间。IO 的处理方式除了采用一般PLC 通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能连接各种特殊功能模块，通信联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。n大型PLC 一般IO 点数在1024 点以上的称为大型PLC。大型PLC 的软、硬件功能极强，具有极强的自诊断功能。通信联网功能强，有各种通信联网的模块，可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU 构成表块式系统，使机器的可靠性更高。PLC的特点n高可靠性所有的IO 接口电路均采用光电隔离

8、，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用，RC 滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。采用性能优良的开关电源。对采用的器件进行严格的筛选。良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU 立即采用有效措施，以防止故障扩大。大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统，使可靠性更进一步提高。PLC的特点n丰富的IO 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号，如：交流或直流，开关量或模拟量，电压或电流，脉冲或电位，强电或弱电等。有相应的IO 模块与工业现场的器件或设备相匹配，如：按钮，行程开关，接近

9、开关，传感器及变送器，电磁线圈，控制阀等都可以直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人一机对活的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通信联网的接口模块，等等。 PLC的特点n采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC 以外，绝大多数PLC 均采用模块化结构。PLC 的各个部件，包括CPU，电源IO 等均采用模块化设计。由机架及电缆将各模块连接起求，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 PLC的特点n编程简单易学 PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 PLC

10、的特点n安装简单，维修方便 PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC 相应的IO 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，大都支持带电拔插，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行 PLC的通讯 n与远程站的通讯 n与上位机以及其他PLC的通讯PLC的通讯n与远程站的通讯 电力系统常用的PLC远程站之间的通讯使用ControlNet、ModBus、Profibus等协议的总线。传输介质根据距离的长短可以选择同轴电缆、Profibus电缆、光纤进行传

11、输。 PLC的通讯n与上位机以及其他PLC的通讯 电力系统常用PLC均支持常用的数据传输协议，包括：ModBus协议、Profibus协议、RS232、RS485等，应用以上协议足以满足与主流上位机以及其他品牌PLC进行数据通讯。 其通讯介质包括网线、双绞线、Profibus电缆等。 PLC控制的实现 n开关量输出控制 n开关量输入显示 n模拟量输出控制 n模拟量输入显示 PLC的通讯n开关量输出控制 当我们在画面上点击一个指令按钮的时候，开出点状态由0变1，上位机将这个数据变化通过上位机与PLC通讯接口程序传至PLC中，PLC判断启动条件如连锁条件、控制权是否在就地等如满足启动条件通过开关量

12、输出模块发出开出指令，继电器吸合，设备“启动信号点形成回路，设备启动 。 PLC的通讯n开关量输出控制PLC的通讯n开关量输入显示 当设备状态发生变化时，传感器与继电器线圈形成回路，继电器触点端常开点闭合，PLC开入模块当前通道接通，PLC扫描到当前点的状态变化，通过上位机与PLC的通讯接口返回到上位机画面。 PLC的通讯n开关量输入显示 PLC的通讯n模拟量输出控制 当我们在上位机对变频器等设备进行频率设定时，上位机与PLC接口程序将设定的模拟量值传送到PLC中，由PLC的数模转换器将设定值转换成模拟信号，输出到变频器等设备中。 PLC的通讯n模拟量输出控制PLC的通讯n模拟量输入显示 现场

13、设备中模拟量信号接入PLC的模数转换模块中，模块将转换好的传递给CPU，通过上位机与PLC的通讯接口返回到上位机画面。 PLC的通讯n模拟量输入显示 各厂家PLC使用情况 n施耐德PLC应用于：大唐唐山热电、大唐云冈热电、大唐王滩、大唐潮州、大唐乌沙山、大唐宁德、大唐红河、大唐运城、大唐陡河、大唐迁安、大唐吕四港、大唐丰润、大唐托克托【一二期输煤、燃油、制氢、二期精处理、三四期暖通空调】、大唐盘山【输煤、脱硫】等电厂。nAB PLC应用于：大唐盘山、大唐托克托、大唐锦州、大唐托电国能、大唐大坝、大唐临汾电厂。 n西门子PLC应用于：大唐多伦煤化工。 常用大型PLC比较 n当前大唐国际系统内应用

14、较多的大型PLCu Siemens的S7-400系列 u AB的PLC5、ControlLogix系列 u Schneider的Quantum系列 常用大型PLC比较 几种PLC无论是性能还是可靠性都可以满足电厂生产的平安和稳定的需要。只是在与上位机通讯方面略有不同。大唐国际内应用的上位机组态软件大多是ifix。尤其是辅控网的建设更加大了ifix组态软件在系统内的使用率。Ifix与以上三个品牌PLC的通讯各有不同常用大型PLC比较 与Siemens PLC通讯使用Siemens WinCC组态软件会更好些。如上位机选用ifix可选方法包括：上位机加装CP-1613网卡，使用SI7驱动进行通讯，

15、这种方案使得上位机本钱升高，并且如需增加上位机还需要给PLC程序进行下装。使用第三方的S7A驱动通过以太网与PLC通讯，这种方式的优点是，驱动容易配置，增加减少上位机无需对PLC程序进行操作，并且本钱偏高。 常用大型PLC比较 与AB PLC 通讯，当前使用的方式是通过RS Linx作为OPC Server，ifix使用OPC驱动进行通讯，优点是轻松实现CPU的双机热备和PLC的双网冗余，缺点是由于OPC协议本身的问题，上下位机之间通讯速度或多或少会受到影响。常用大型PLC比较 与Schneider PLC通讯，其优点是，Schneider PLC完全支持ModBus TCP协议，ifix使用MBE驱动，可以轻松完成对双网冗余的配置，选用热备型号的PLC后PLC程序中无需做任何配置便可以实现双机热备。