1、PLC控制系統(tǒng)概述編著: 龔劍校核: 白峰2021年8月21日1.控制系統(tǒng)組成 一套完好的PLC控制系統(tǒng)主要由PLC硬件、通訊設(shè)備、HMI組成。 PLC硬件根據(jù)功能不同主要分為單機(jī)和冗余，單機(jī)系統(tǒng)是指CPU與I/O模塊在同一機(jī)架；冗余系統(tǒng)由兩個(gè)一樣的本地機(jī)架和假設(shè)干遠(yuǎn)程I/O機(jī)架構(gòu)成，本地機(jī)架上不能有I/O模塊，當(dāng)主機(jī)架缺點(diǎn)時(shí)，從機(jī)架自動(dòng)接納任務(wù)，保證系統(tǒng)的延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 常見通訊設(shè)備為交換機(jī),用于以太網(wǎng)通訊中.串口通訊時(shí)需求在上位機(jī)上安裝相應(yīng)通訊卡件. HMI包括觸摸屏和工控機(jī)。工控機(jī)中需求安裝編程軟件和組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)程序的下載上傳以及修正，流程監(jiān)控和編輯修正。2. PLC任務(wù)原理 中心部分為控

2、制器(CPU). CPU與安裝在機(jī)架上的模塊經(jīng)過機(jī)架背板總線進(jìn)展通訊，所需系統(tǒng)電源由電源模塊提供。 CPU在機(jī)架上電后首先進(jìn)展硬件自檢，判別各槽位能否安裝了正確的模塊，然后進(jìn)入程序掃描執(zhí)行。 I/O模塊通道值寫入CPU映像存儲(chǔ)區(qū)，在每個(gè)程序執(zhí)行周期內(nèi)不更新，執(zhí)行終了時(shí)掃描到數(shù)值改動(dòng)進(jìn)展更新。 模擬量模塊處置來自外圍設(shè)備的信號(hào)，轉(zhuǎn)換為控制器所能識(shí)別的格式，控制器以一定的時(shí)間間隔輪詢各模塊，在每次掃描周期后更新通道值。 數(shù)字量模塊實(shí)現(xiàn)外圍通斷信號(hào)與模塊內(nèi)部ON/OFF低電平信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，在程序執(zhí)行終了時(shí)將執(zhí)行結(jié)果輸入或輸出。 經(jīng)過以太網(wǎng)模塊或者通訊卡可以實(shí)現(xiàn)CPU與HMI之間的通訊，當(dāng)HMI缺點(diǎn)

3、時(shí)并不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3.PLC模塊引見 PLC硬件主要由電源模塊、CPU模塊、I/O模塊(AI模塊、AO模塊、DI模塊、DO模塊)、網(wǎng)絡(luò)接口模塊(用于冗余系統(tǒng)中本地機(jī)架與遠(yuǎn)程機(jī)架之間的通訊或者主站與各子站之間的通訊)、熱備模塊(冗余系統(tǒng)中成對(duì)運(yùn)用)、以太網(wǎng)模塊(以太網(wǎng)通訊中和交換機(jī)以及HMI構(gòu)成以太網(wǎng)絡(luò)) 有安裝機(jī)架或底板 帶電插拔(當(dāng)框架上電時(shí)，系統(tǒng)的特性允許隨時(shí)插拔模塊和端子塊)3.1 機(jī)架 AB機(jī)架中電源模塊不占槽位，模塊可安裝在恣意槽位，型號(hào)1756-Axx=4、7、10、13、17，分別表示4槽、7槽、10槽、13槽和17槽. Modicon底板電源占一個(gè)槽位,可以有多個(gè)電源模

4、塊,模塊可安裝在恣意槽位。3.2 電源模塊 電源模塊用于向插入背板的一切模塊提供系統(tǒng)電源. AB非冗余電源模塊有:1756-PA72(AC 85V-AC 265V)、1756-PB72(DC 18V-DC 32V)、 1756-PC72(DC 30V-DC 60V)；冗余電源模塊有: 1756-PA75R(AC 85V-AC 265V)、 1756-PB75R(DC 19V-DC 32V). Modincon根據(jù)系統(tǒng)配置的不同，存在以三種不同方式運(yùn)用電源的選項(xiàng):獨(dú)立、獨(dú)立可累加、冗余.詳細(xì)闡明見下表。AB電源模塊參數(shù)表3.3控制器 AB ControlLogix控制器分為L(zhǎng)55系列和L6X系列

5、.L55控制器在掉電時(shí)需求電池來保管程序,現(xiàn)已停產(chǎn).L6X控制器與閃存卡1784-CF64搭配運(yùn)用，失電時(shí)無(wú)需電池來保管程序.控制器固件版本可以經(jīng)過軟件進(jìn)展在線更新,以滿足不同需求。 Modicon Quantum UnityPro 控制器主要有140CPU43412U,140CPU53414U,140CPU31110,140CPU65150,140CPU65160,140CPU67160.其中140CPU67160帶熱備功能。3.4 I/O模塊 模擬量I/O模塊是接口模塊,它們可以將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入(AI模塊),也能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量輸出(AO模塊). 數(shù)字量I/O模塊是輸入輸出模塊

6、，提供了ON/OFF檢測(cè)與執(zhí)行功能。 模塊裝在機(jī)架或底板上，經(jīng)過可裝配端子模塊銜接一切現(xiàn)場(chǎng)方的配線。3.4.1 模擬量模塊的選型 AB模擬量I/O模塊主要有：1756-IF8(8通道輸入)、1756-IF16(單端配線-16通道輸入，差動(dòng)配線-8通道輸入，高速配線-4通道輸入)，1756-IR6I(6通道電阻輸入模塊)、1756-OF4(4通道輸出)、 1756-OF8(8通道輸出) Modicon模擬量I/O模塊主要有140ACI03000(8通道12位雙量程輸入)、140ACI04000(16通道14位雙量程輸入)、 140AVI03000(8通道16位多量程輸入)、 140ARI0301

7、0(8通道電阻輸入)。3.4.2 數(shù)字量模塊的選型 AB數(shù)字量I/O模塊主要有：1756-IB16(16通道輸入)、1756-IB32(32通道輸入)，1756-IC32(16點(diǎn)輸入)、 1756-OB16E(16點(diǎn)輸出)、 1756-OB32(32點(diǎn)輸出)。 Modicon數(shù)字量I/O模塊主要有140DDI35300(32點(diǎn)輸入)、140DDI84100(16點(diǎn)輸入-10-60V)、 140DDI85300(32點(diǎn)輸入-10-60V) 、 140DDO35300(32點(diǎn)輸出) 、 140DDO84300(16點(diǎn)輸出-10-60V)。3.4.3 I/O模塊的運(yùn)轉(zhuǎn) AB I/O模塊采用消費(fèi)者/消

8、費(fèi)者方式，這種通訊方式是一種模塊與其它系統(tǒng)設(shè)備之間的智能數(shù)據(jù)交換，在這種通訊方式中，模塊在處置數(shù)據(jù)時(shí)不需求被輪詢。每個(gè)硬件組態(tài)中的模塊都有本人的電子數(shù)據(jù)表，支持通道工程值定標(biāo)，無(wú)需額外編程。 在ControlLogix系列中，I/O模塊必需從屬于控制器才干發(fā)揚(yáng)作用?？刂破鞔鎯?chǔ)了它擁有的每一個(gè)模塊的組態(tài)數(shù)據(jù)，它經(jīng)過發(fā)送模塊的組態(tài)數(shù)據(jù)來定義模塊的性能，使之在控制系統(tǒng)中開場(chǎng)任務(wù)。 Modicon Quantum I/O模塊，支持通道工程值定標(biāo)，但不能對(duì)一切通道單獨(dú)定標(biāo)。3.5 熱備模塊 熱備模塊堅(jiān)持主從機(jī)架的通訊，在同步期間檢查冗余機(jī)架上對(duì)等方模塊能否兼容，經(jīng)過心跳線監(jiān)測(cè)主控制器形狀，提供主從控制器

9、程序交叉加載的途徑，當(dāng)主控制器缺點(diǎn)時(shí)切換到從控制器。 冗余機(jī)架上的一對(duì)熱備模塊經(jīng)過光纖進(jìn)展銜接。 Modicon Quantum 140 CPU 67160帶熱備功能，冗余配置中不需求熱備模塊。3.6 網(wǎng)絡(luò)接口模塊 主要運(yùn)用于冗余系統(tǒng)中本地機(jī)架與遠(yuǎn)程機(jī)架的通訊銜接，構(gòu)成冗余系統(tǒng)的主網(wǎng)。 通訊介質(zhì)為同軸電纜，通訊間隔=1000m。 每個(gè)接口模塊都有本人的節(jié)點(diǎn)號(hào)(AB 1756-CNBR經(jīng)過旋轉(zhuǎn)開關(guān)設(shè)定)。 冗余系統(tǒng)中，普通將最小的節(jié)點(diǎn)號(hào)給遠(yuǎn)程機(jī)架，冗余機(jī)架運(yùn)用一樣的節(jié)點(diǎn)，同步后從機(jī)架節(jié)點(diǎn)地址會(huì)自動(dòng)加1。3.7 以太網(wǎng)模塊 和網(wǎng)絡(luò)接口模塊不同的是，以太網(wǎng)模塊僅與HMI構(gòu)成以太網(wǎng)，不能控制I/O。

10、通訊介質(zhì)為網(wǎng)線，不能遠(yuǎn)間隔通訊(普通100m)。 冗余系統(tǒng)中，冗余機(jī)架運(yùn)用一樣的IP地址，同步后從機(jī)架IP地址會(huì)自動(dòng)加1。 AB 運(yùn)用BootP/DHCP設(shè)置IP地址，Modicon出廠自帶IP地址。與HMI建立通訊后，可以根據(jù)需求修正IP地址。4. PLC軟件 主要分為編程軟件和組態(tài)軟件。 AB編程軟件為RsLogix 5000，最新版本為V16.0，組態(tài)軟件有RsView32和RsView SE ，常用Intouch或iFix； Modicon編程軟件有Concept和UnityPro，現(xiàn)常用UnityPro,最新版本為V4.0，組態(tài)軟件常用Intouch或iFix。 AB需求安裝軟件比較

11、多，重點(diǎn)引見其安裝和運(yùn)用。4.1 需求的軟件 RsLinx RsView32 RsLogix5000 RsNetWorx Firmware Kits/ControlFLASH4.2 軟件安裝 軟件的安裝全部都是導(dǎo)游式安裝。 安裝順序 RsLinx RsViewRsLogix 4.3 Rslinx Rslinx是AB的硬件驅(qū)動(dòng)庫(kù)，Rslogix 5000與控制器的通訊，程序的下載上傳，固件在線更新，控制器主題配置等，都需求它來實(shí)現(xiàn)。 由于其它軟件的部分功能需求Rslinx支持，所以Rslinx需求最先安裝。 與DCS通訊時(shí)需求Rslinx支持。4.3.1 安裝啟動(dòng)后的第一個(gè)畫面4.3.2 授權(quán)畫

12、面，選擇“I accept the User Name 和Organization可根據(jù)實(shí)踐恣意輸入； Enter your 10 digit Serial Number是讓輸入軟件的序列號(hào)，如需求可輸入10個(gè)“1。4.3.3 序列號(hào)輸入畫面 可根據(jù)實(shí)踐需求選擇要安裝的程序； 也可以改動(dòng)安裝途徑。4.3.4 程序特性選擇畫面 假設(shè)前面的選擇正確，那么可以選擇 “Install進(jìn)展安裝，需求修正，就選擇 “Back。4.3.5 預(yù)備安裝4.3.6 正在安裝 安裝EDS(電子數(shù)據(jù)表)過程中，由于沒有找到，而運(yùn)用默許的“English，訊問他能否以后還需求看到此音訊。選“否。4.3.7 錯(cuò)誤訊問畫面

13、4.3.8 注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng) 意義同2.1.7。選擇“否，繼續(xù)。4.3.9 錯(cuò)誤訊問4.3.10 安裝EDS 能否查看版本闡明 恢復(fù)以前的RsLinx配置 不進(jìn)展恢復(fù)，“Finish終了安裝。 進(jìn)展恢復(fù)，點(diǎn)擊“Restore即到下一畫面。4.3.11 安裝終了4.3.12 選擇RsLinx配置文件 安裝終了后，RsLinx即自動(dòng)啟動(dòng)，此時(shí)在Windows的右下角形狀托盤內(nèi)紅色箭頭所指圖標(biāo)即是RsLinx，其右側(cè)是RSI 效力器，隨RsLinx的啟動(dòng)而啟動(dòng)。4.3.13 RsLinx啟動(dòng)后的圖標(biāo)4.4 RsView32 RsView32是RockWell公司的組態(tài)軟件，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)用簡(jiǎn)單，軟件集勝利能多

14、。缺陷是穩(wěn)定性欠佳，與殺毒軟件兼容性不好。 工程挪動(dòng)時(shí)最好不要運(yùn)用復(fù)制粘貼，否那么能夠呵斥工程無(wú)法翻開。引薦運(yùn)用WinRAR將工程緊縮成.rar文件后，對(duì)緊縮文件進(jìn)展復(fù)制等操作。 由于Rsview安裝時(shí)要求Windows環(huán)境變量字符數(shù)=5版本的CPU才干進(jìn)展冗余配置，如11.71，13.5等等 Rslogix5000 V13以上版本中自帶Firmware Kits，無(wú)需單獨(dú)安裝。5. 創(chuàng)建工程 硬件組態(tài)。 程序編寫。 網(wǎng)絡(luò)配置。 組態(tài)畫面 驅(qū)動(dòng)配置。5.1 硬件組態(tài) 硬件組態(tài)就是將實(shí)踐硬件構(gòu)造在編程軟件中表達(dá)出來。 好像電腦開機(jī)進(jìn)入操作系統(tǒng)之前的硬件自檢一樣，控制器上電后首先進(jìn)展硬件自檢。根據(jù)

15、軟件中的硬件組態(tài)信息，控制器掃描機(jī)架每一個(gè)槽位上對(duì)應(yīng)的硬件，看能否與您的組態(tài)信息一致，假設(shè)一致，將進(jìn)展程序掃描。假設(shè)不一致，控制器報(bào)錯(cuò)，進(jìn)入缺點(diǎn)形狀。5.2 程序編寫 編程之間先要對(duì)程序構(gòu)造做詳細(xì)規(guī)劃，既能優(yōu)化程序，又能添加程序的可讀性。 可以根據(jù)工藝流程或功能將程序劃分為假設(shè)干子程序，每個(gè)子程序代表一部分流程或功能。在主程序中依次調(diào)用相應(yīng)子程序。以制氫為例，可劃分為制氫、枯燥、補(bǔ)氫、自動(dòng)充氮、除鹽水控制等。 留意一些特殊指令的用法，比如跳轉(zhuǎn)、主控指令，否那么能夠呵斥程序混亂或死循環(huán)。 程序編寫完成后，可以用仿真器測(cè)試一下程序邏輯。編程軟件自帶效驗(yàn)功能，可以查出程序的語(yǔ)法、指令和邏輯錯(cuò)誤。大部

16、分仿真器不能模擬實(shí)踐I/O，可以用中間變量交換，待程序測(cè)試無(wú)誤后進(jìn)展修正和保管。 實(shí)踐運(yùn)用中需求修正程序時(shí)，盡量在線修正，保證PC程序與控制器一致。不確定最終版程序時(shí)可從控制器上傳，盡量防止下載。5.3 網(wǎng)絡(luò)配置 冗余系統(tǒng)中，控制器需求經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)配置信息去讀取遠(yuǎn)程機(jī)架的硬件信息。 Modicon中只需硬件組態(tài)中將硬件關(guān)系正確組態(tài)，控制器就能識(shí)別和讀取遠(yuǎn)程I/O機(jī)架上的模塊信息。 AB 除了在硬件組態(tài)外，還要經(jīng)過RsNetWorx軟件讀取網(wǎng)絡(luò)配置，保管在堅(jiān)持器中。硬件有改動(dòng)時(shí)需求重新讀取網(wǎng)絡(luò)并保管。5.4 組態(tài)畫面 在組態(tài)軟件中以畫面方式將實(shí)踐工藝流程表達(dá)出來。 建立數(shù)據(jù)庫(kù)，以讀取程序變量。 經(jīng)過相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)配置，建立組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)與控制器內(nèi)程序變量的銜接。 建立畫面控件與組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的銜接。5.5 驅(qū)動(dòng)配置 根據(jù)通訊方式以及通訊協(xié)議的不同選擇對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，讀取控制器程序變量。 iFix與AB的以太網(wǎng)通訊運(yùn)用OPC驅(qū)動(dòng)，iFix作為客戶端，Rslinx OPC Server作為效力器；Intouch與AB通訊運(yùn)用DDE，需配置主題和運(yùn)用程序名，也可運(yùn)用OPC驅(qū)動(dòng)。 iFix與Modicon的以太網(wǎng)通訊運(yùn)用MBE驅(qū)動(dòng)。6.硬件缺點(diǎn) 監(jiān)控畫面中有數(shù)據(jù)顯示，閥門無(wú)輸出，收操點(diǎn)失效：查看控制器當(dāng)前方式，看能否處于編程方式，假設(shè)是改回運(yùn)轉(zhuǎn)方式。