浔之漫智控技术(上海)有限公司
    关于我们
  • 企业文化 组织结构 分支公司 售后服务 技术支持
  • 西门子PLC 6ES7 214-1BG40-0XB0
  • 西门子PLC 6ES7 214-1BG40-0XB0
  • 西门子PLC 6ES7 214-1BG40-0XB0

产品描述

产地德国 品牌西门子

西门子PLC 6ES7 214-1BG40-0XB0


PLC与工控机应用分析

1 系统组成

某电厂化学水处理系统基础设备具有良好的可控性,利用PLC和工业控制计算机对其进行实时监控管理,系统基本组成如图1—1所示。

采用3台西门子公司的SIMATIC S5—115U可编程序控制器控制现场的一次设备,程控系统分为3套,依次为#1补给水处理单元、#2补给水处理单元、#3凝结水处理单元。

操作员站选用两台研华586工控机,软件开发平台选用美国Intellution公司的FIX5.5组态软件。FIX5.5是一种能完成数据采集及控制、报警、图形数据显示等功能的完整工业自动化软件,该版本在WINDOWS或WINDOWSNT环境下运行,采用了图形用户界面,相应其内部的图形处理是基于第三代图形技术。

数据通信系统采用SINEC L2网,它把SIMATIC系列可编程序控制器以及工控机连成网络。SNEC L2是令牌总线网,网络传输介质是双绞线或光缆。每个节点通过总线连接器连到总线网上,在本系统中,三台PLC之间以及与两台工控机之间都实现了数据通讯。

该方案配置体现了分散控制系统的优点,即控制功能分散,操作管理集中。控制功能分散意味着系统实时响应快和系统危险分散,操作管理集中便于集中管理,方案配置还具有冗余特性。

2 PLC及其程序设计

2.1 SIMATIC S5-115U硬件组成及编程概要

可编程序控制器SIMATIC S5-115U采用标准的模块式结构,电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上,并可以根据不同的I/O点数增加扩展母板,输入、输出模件和存储器的精细分级,使得这种装置具有较强的配置适应能力;通过通讯处理器和局部网,可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。

SIMATIC S5-115U的编程语言是STEP5,有3种表达方法,即控制系统流程图CSF,梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL较接近于机器内部的控制程序,功能也比前两种方法丰富得多,因此在本系统实际编程应用中全部采用语句表STL。

STEP5的大特点是采用了结构化编程方法,并提供大量标准功能块如乘能块FB242、通讯功能块FB244等,使得编程工作大大简化,而且所编程序条理清晰,易于读懂、修改和测试,这一优点尤其在编制大型复杂程序时更能显现出来。

要完成复杂任务,可以把整个程序分成一个个独立的程序块,STEP5有5种块类型,即组织块(OB)、程序块(PB)、顺序块(SB)、功能块(FB)和数据块(DB),其中组织块(OB)用以管理用户程序,形成了操作系统和控制程序之间的接口,所有其它类型块在此被调用执行。功能块(FB)用于实现反复调用或者特别复杂的程序功能,这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的,也可以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送,用到这些功能时可以直接调用这些功能块。

2.2 SIMATIC S5-115U大型程序的设计

以本系统#1补给水处理单元的控制程序为例,在组织块OB1内主要有下面几条语句,完成各功能块的无条件调用。

JU FB1 (定义PLC1向两台工控机传送的数据)

JU FB2 (定义两台工控机向PLC1传送的数据)

JU FB231 (完成PLC1与两台工控机之间通讯的基本设置)

JU FB232 (完成PLC1与PLC2、PLC3之间通讯的基本设置)

JU FB4 (实现自动控制及无扰切换功能)

JU FB3 (气动门及电动门控制)

JU FB10 (实现模拟量处理功能)

JU FB11 (报警处理)

在FB1、FB2内主要将需要通讯的数据分别写入某数据块如DB10的相应位,由此才能与通讯处理器中的变量取得*。在FB231中调用两个STEP5本身提供的标准功能块FB244(发送数据)、FB245(接收数据),再根据通讯处理器填写一些必要的参数如接口、作业号等,从而实现数据通讯功能。在FB232内按照通讯处理器分配的数据位,定义3台PLC之间需要传送的数据。在FB4内根据生产工艺流程要求及操作规范,充分利用其它功能块及I/O模块传送的数据,实现系统的自动控制及无扰切换功能;针对多个被控对象相似的特点,分别编制了几个有代表性的功能块FB20、FB30、FB40,例如在FB4内多次调用了FB20以便解决PLC内某程序步时间和工控机画面显示时间保持*的问题,而且FB20内又调用了乘能块FB244。FB3根据FB4发出的自动程序步指令去控制气动门、电动门及泵等现场设备。FB10负责所有模拟量的处理,在此调用了开方功能块FB5。FB11根据FB10转换出来的数据,对模拟量进行报警处理,在此一定要注意模拟量和PLC内部数字量的对应关系,以保证模拟量显示和报警的准确性。

3 工控机监控管理软件的设计

工控机监控管理软件在FIX5.5软件平台下完成,FIX5?5是一个高精度模块化的软件系统,包括十几种软件模块,在此主要介绍开发本应用软件时所用到的几种软件模块。

(1)系统配置模块(SCU):它主要完成网络、I/O驱动程序、数据库名称、系统启动参数及初始启动任务等配置。Intellution公司和第三方厂商为PLC、I/O卡编写了300多种I/O驱动程序,如SIEMENS、OMRON、MODICON、ABB等公司产品的驱动程序,并提供I/O驱动程序开发工具包,供用户开发自己的I/O驱动程序。

(2)数据扫描、报警和控制模块(SAC):它用来实现现场数据的扫描、信号调理、数据格式和数据类型的转换,报警条件判别及实现遥控输出等功能,SAC将处理的现场数据送入实时数据库,或将遥控输出的数据送到I/O驱动程序,以便实现遥控输出功能。

(3)实时数据库管理模块(DATABASE BUILDER):它提供以交互方式建立实时数据库和在线显示/修改实时数据库的功能,它是系统运行的主要数据来源。用户需要在此做很大一部分工作,主要的是填写变量的标签名,从而将现场数据与数据库中的变量标签一一对应起来,以便在其它模块中调用此数据。在填写变量标签名时既要讲究规范性又要有技巧性,首先需要遵循FIX软件的语法要求,其次按照一定的分类标准定义标签名,以便在以后的数据查询及应用中提高效率。

(4)绘图模块(DRAW):FIX拥有一个直观的、基于对象的图形化用户接口(GUI),它简化了图形开发过程。为了建立画面,可以用DRAW提供的工具箱(TOOL BOX)生成某些对象如阀门、泵、记录表等,并定义其动态特性,即对象基于现场数据改变状态、大小、颜色、产生旋转、移动等,例如阀门的开或关、泵的转或停,这些工作可以在一个对话框内完成,主要是将实时数据库中的变量标签与相应对象联系起来,从而使对象状态随着现场数据改变。为了减少图形开发时间,Intellution公司还提供了一个常用设备对象的图形库,其中有多种标准图形,可随时粘贴到用户画面中,同时用户可以把自己画好的常用图形保存到图形库中,以方便以后使用。

(5)显示模块(VIEW):它的主要功能是动态显示由DRAW建立的画面,可以在多幅画面间切换、改变画面形态、输入数据、实现监控等,这就是提供给用户的实际操作画面。

4 系统功能

系统具有上位机监控功能和模拟盘监控功能,两者互为热备用方式并列运行。在上位机画面上设有上位机手动、上位机自动、上位机监视3种工作方式,方式之间的切换是无扰动的。

当系统需要由模拟盘监控时,上位机画面选择上位机监视工作方式。此时系统状态由模拟盘M/A转换开关状态决定,M/A置手动,可利用模拟盘按键在模拟盘上进行一对一手动操作。当M/A置自动时,系统可由自动程序实现水处理的自动控制。

当系统需要由上位机监控时,可在上位机画面上选择上位机手动和上位机自动功能。选择上位机手动时,可在上位机画面上实现就地设备的一对一手操。选择上位机自动时,可在上位机画面上进行自动启停控制,自动控制程序与模拟盘自动控制功能相同。

5 结束语

在大中型生产系统中,单机使用可编程控制器的时代已经过去,其与工控机的有机结合以及计算机网络的应用,大大提高了生产现场的自动化控制水平和管理水平,这是必然的趋势。

 

S7-300 通讯模块

 

 

 

说明
通讯处理器用于把 S7-300 连接到不同的总线系统/通讯网络上,以及进行点到点连接。根据应用情况和模块的不同协议,可以提供不同的总线系统,如 PROFIBUS DP 或工业以太网。

点到点连接
通过处理器(CP)进行点到点连接是一种强大而低成本的中线系统替代方案。相对于总线系统,点到点链接的优点在只有较少 (RS485) 设备需要连接到 SIMATIC S7 上时非常明显。
CP 可以方便的把第三方系统连接到 SIMATIC S7 上。由于 CP 具有*的灵活性,可以实现多种不同的物理传输介质、传输速率,甚至可以自定义传输协议。
对于每个 CP,我们用 CD 提供了组态软件包和电子手册,以及用于实现 CPU 和 CP 之间通讯的参数化屏幕形式和标准的功能块。
组态的数据会存储到 CPU 的系统块中,并备份。因此更换模块时新模块可以立即投入使用。
S7-300 的接口模块现有三种版本,每个都带有用于不同物理传输介质的接口

  一、输入输出(I/O)点数的估算
    I/O点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再10%~20%的可扩展
    余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时,还需根据制造厂商PLC的产品特点,对输入输出点数进行圆整。
    二、存储器容量的估算
    存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储器容量。设计阶段,由于用户应用程序还未编制,因此,程序容量在设计阶段是未知的,需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算,通常采用存储器容量的估算来替代。
    存储器内存容量的估算没有固定的公式,许多文献资料中给出了不同公式,大体上都是按数字量I/O点数的10~15倍,加上模拟I/O点数的100倍,以此数为内存的总字数(16位为一个字),另外再按此数的25%考虑余量。
    三、控制功能的选择
    该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。
    (一)运算功
    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机的通信,有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。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,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。
    (二)控制功能
    控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等,应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制,因此,大多数常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制,有时也采用的智能输入输出单元完成所需的控制功能,PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。
    (三)通信功能
    大中型PLC应支持多种现场总线和通信协议(如TCP/IP),需要时应能与工厂网(TCP/IP)相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信,应是开放的通信网络。
    PLC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,通信距离应装置实际要求
    PLC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的通信网络主要形式有下列几种形式:1)PC为主站,多台同型号PLC为从站,组成简易PLC网络;2)1台PLC为主站,其他同型号PLC为从站,构成主从式PLC网络;3)PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网;4)PLC网络(各厂商的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



http://www.absygs.com

产品推荐