AB PLC基础知识及应用资料薄

AB PLC基础知识及应用资料薄1、 A-B PLC简介A-B(艾伦-布拉德利Allen-Bradley)是Rockwell自动化公司的知名品牌。罗克韦尔自动化是一家工业自动化跨国公司，为制造业提供一流的动力、控制和信息技术解决方案。罗克韦尔自动化公司整合了工业自动化领域的知名品牌，致力于打造全方位自动化解决方案，帮助客户提高生产力。这些品牌包括艾伦布拉德利Allen-Bradley的控制产品和工程服务、道奇品牌Dodge的机械动力传输产品、瑞恩电气Reliance Electric制造的电机和驱动产品以及罗克韦尔软件Rockwell Software生产的工控软件。2、 abb可编程控制器灵活一致的扩展升级产品AC500AC500是一款灵活一致的扩展升级产品，能够适应各种不同的自动化任务：各种相关的设备可以根据用户的需求灵活的组合和使用，从而实现库存的最小化。AC500系统的构成CPUCPU有PM571、PM581和PM591三个不同的等级。而这不同等级的CPU均可用同一个编程软件使用5种不同编程语言进行编程。CPU上均带有LCD的显示、一组操作按键、一个SD卡的扩展口和两个集成的串行通讯口。CPU可直接插在CPU底板上，CPU底板还可选择是集成以太网还是ARCNET网络接口。而保留的CS31的通讯接口更是考虑到了和AC31系列PLC的兼容性。3、 A-B PLC在石油焦转运站系统中的应用随着工业企业自动化技术的发展，PLC (Programmable Logic Controller,又称可编程控器)，以其可靠性、灵活性、优良的性能价格比、使用方便等特点在工业控制领域迅猛发，得到了越来越广泛的应用。石油焦是铝电解用碳素阳极生产的主要原料。石油焦转运系统，是把贮存在仓库中的石油焦，经过破碎筛分处理成满足煅烧需要的原料，输送到煅前料仓。由于该系统逻辑控制点多、自动化程度高、上下游设备间关联度大，所以选用PLC进行自动控制，并设立上位机进行全系统监控。本文着重讨论PLC在系统中控制功能的实现和上位机监控界面的开发。1工艺介绍石油焦转运站系统主要由天车抓料系、破碎筛分系、提升系、分料输送系、收尘系组成。用来满足煅烧窑系统煅前日用料仓物料供给。主要抓料天车、调速皮带、破碎机、筛分机、输送皮带、斗式提升机、分料挡板等设备组成。其中破碎筛分系、提升系是两套系统，破碎筛分系统可以一备一用，也可以同时工作；提升系实现设备一备一用。工艺流程简图见下图1.图1石油焦转运站工艺流程简图2控制系统设计及实现2.1 SLC500的特点SLC500模块化可编程控制器及输入输出模块由罗克韦尔自动化公司生产，产品目录号为1746和1747系列。该系列产品采用框架式结构，为在不同的工业现场使用提供了同样稳定可靠的平台。SLC500系统构成处理器、输入输出模块和相关外部设备。处理器功能强大、使用灵活，并有各种内置通讯方式和不同容量的内存供用户按需选择。根据用户的实际需要，输入输出模块可以非常方便的扩展。同时罗克韦尔自动化提供了便捷的内置通讯接口、种类丰富的第三方专用模块、简单方便的基于Windows平台的编程软件。因而SLC500成为当前市场上最为流行的中小型PLC之一。2.2硬件配置基于SLC的上述特点，本系统采用了美国罗克韦尔自动化公司的SLC505 PLC。系统所需的输入/输出配置是：开关量输入100点；开关量输出50点；模拟量输入5点；模拟量输出2点；在适当考虑余量的基础上，实际的硬件配置如下： CPU选用1747-L551； 8块开关量输入，共168=128点；4块开关量输出，共164=64点；1块模拟量输入，共81=8点；1块模拟量输出，共41=4点；两个机架，分别是10槽和7槽；交换机一台上位监控操作员站一个工程师站一个2.3系统网络拓扑上位机通过RSLINX软件，建立与PLC的联系，可以通过RS232和以太网任意一种通讯方式通讯。本控制系统中，上位机监控操作员站通过以太网借助交换机与PLC进行通讯，设置工程师调试接口，同时交换机预留和其他系统进行数据交换和通讯的端口。网络拓扑图见下图2.监控软件RSview-SE安装在上位监控计算机，开发出工艺流程界面，通过以太网一方面把设备的状态点取上来，在流程界面上显示；另一方面把操作员发出的操作命令送到PLC，进而通过PLC的输出驱动相应的设备做出动作响应。图2石油焦转运站系统网络拓扑图2.4控制系统设计通过PLC程序完成石油焦转运自动控制系统，结合上位监控操作员站，在主控室实现对现场各个设备、工艺参数的监视、控制、操作、调整。在程序设计中，考虑上、下游设备之间的关联性，设计了相关的连锁保护，下游设备不运行，上游设备无法启动；代表电机电流大小的420mA信号通过模拟量输入模块采集进PLC，送给监控界面显示，控制调速皮带速度的控制信号从监控软件写到PLC，再转换成420mA的标准模拟信号控制皮带调速。在这个系统中有以下几个需要注意、影响整个系统平稳运行的关键问题点：2.4.1实现系统设备在线切换控制根据工艺设计要求，两套筛分系统、两个分料挡板和两台斗式提升机必须可以在线切换控制，即如果其中一套（台）设备出现故障，操作人员可以在不停料的情况下，立即把另外一套（台）设备加入流程控制，出故障的设备退出流程检修。设计的程序中考虑了在切换系统时，系统上、下游流程继续运行，新进入流程的和即将退出流程的设备有一个时间段是同时运行，具体的参数需要根据实际情况进行整定。这样能确保退出流程的设备里的物料能够完全排出，新进入流程的设备不会造成堵料。2.4.2自动停车保护从安全角度考虑，在输送皮带两侧安装了拉绳开关。在斗式提升机的入口和出口处，安装了堵料报警开关。在设计程序时，编制了如下的保护。如果有人不小心摔到皮带上或者违犯规定穿越（跨、钻）正在运行的皮带碰到拉绳开关，系统会立即停车，并发出声光报警，提示操作人员前往检查、处理。处理完毕后，按压复位按钮清除故障，系统方可重新启动。一旦斗式提升机的入口或者出口出现堵料，堵料开关动作，系统会立即停车，并发出声光报警，提示操作人员前往检查、处理。处理完毕后，按压复位按钮清除故障，系统方可重新启动。在设计PLC程序时，把两个煅前日用料仓的高限报警信号引到PLC程序，一旦煅前日用料仓料位超过高限报警，操作人员没有发现，程序会自动保护性的停止系统。2.4.3收尘器的脉冲振打控制石油焦转运系统中有三个收尘器，为了延长脉冲阀的使用寿命，在咨询厂家技术参数的基础上，设计了收尘器收尘布袋脉冲振打控制的PLC程序。根据生产厂家提供的数据，在设计的PLC程序中采用定时器和计数器，精确地控制收尘器收尘布袋的脉冲振打时间和振打间隔时间，让脉冲阀按照固定的顺序依次振打。3上位机监控系统的设计3.1 RSview Supervisory Edition（RSview -SE）的特点RSview-SE作为Rockwell Software人机界面软件产品家族的一员，支持诸如安全、画面、报警、操作和报警记录、趋势等等HMI的核心功能，为企业提供集成的一体化的监控方案，为目前市场主流的上位机监控软件之一，广泛应用于冶金、化工、石油、食品、建材、水处理等领域，深受广大用户喜爱。它主要有如下特点：基于网络的分布式监控、共用的开发环境- RSview Studio、增强的罗克韦尔自动化优选连接方案、直接I/O数据关联、透明的数据集成、画面对象的VBA支持、数据通讯的冗余热备、集成了Windows安全。3.2监控系统设计正是看中了RSview-SE的上述优点，本设计选用RSVIEW-SE上位机监控软件来实现石油焦转运系统的操作员上位机监控。RSVIEW-SE提供了强大的项目组态功能，项目设计者可以利用现有的图形库，建立自己的图形对象，其模块化的设计方法，大大提高了项目开发效率。上位机监控系统包括系统工艺流程图画面和PC操作台画面。在操作台界面上，设计了所有的操作按钮，防止误操作，相关的按钮进行了集中放置；考虑到操作的方便性，部分设备设计了单动按钮。在工艺流程图界面上，为了能形象的反映现场设备的运行状况，采用动、静结合，不同的颜色表示不同的状态以及平面和立体相结合的方式，建立上位机画面。操作人员可以实时监视和控制整个工艺流程的设备运行状况、主要工艺参数，并可方便的在画面间切换。在画面上设计了设备的状态，系统启动前，按压试灯按钮，不满足启动条件的设备会出现红灯闪烁，这样检修人员就直接到对应的设备出检查处理，节约故障查找时间，提高效率。4结束语该系统自2004年8月设计调试完成并投入运行至今，系统稳定，运行可靠，使用方便，自动化程度高，降低了定岗人员编制，提高了企业的工作效率；而且该系统具有一定的安全保护能力，受到了用户的好评。同时该系统在现场维护，设备调整和程序修改方便都体现了较强的优越性，因此具有很好的推广应用价值。参考文献1A-B SLC500TM and Micrologix TM 1000指令集 参考手册2A-B SLC500 PLC用户手册3Rslogix500编程手册4RSview-SE应用手册4、 AB PLC-AC500控制系统及其在污水处理中的应用北京杰控科技有限公司（一)ABB公司在收购了贝利（Bailey）公司后，将它旗下的多款控制系统整合到了以工业IT为基础，针对目标技术的800XA系列控制系统中。在继续为国内的电力，冶金，石化，造纸等行业提供整体的解决方案以外，已将它旗下的一款已有十几年发展历史的中小型控制系统AC31作为产品引入中国。目前在此基础上推出更为现进的AC500系列，可为国内的系统集成和OEM等应用提供更多的选择。本文将介绍此系统及其在污水处理中的应用。 (二)、AC500控制系统介绍AC500系统由CPU，通讯模块，CPU底板，I/O模块和端子板，FBP接口模块和端子板，CPU底板等组成。CPUCPU有PM571、PM581和PM591三个不同的等级。均带有：LCD显示、操作按键、一个SD卡的扩展口和两个集成的串行通讯口。CPU可直接插在CPU底板上，底板可选择集成以太网或者ARCNET网络接口。此外，保留的CS31的通讯接口是考虑到了和AC31等ABB公司其他系列PLC的兼容性。通讯模块除了CPU上集成的通讯接口外，每一个CPU上还可最多扩展4个通讯接口。这4个通讯接口可扩展为任意的标准总线协议。CPU上集成的两个Modbus通讯接口和可选集成的以太网或ARCNET网络接口外，通过通讯扩展接口还能扩展: ProfibusDP-V1、DeviceNet、CANopen和以太网等总线接口。I/O模块输入/输出模块有模拟量和开关量两大种类。每个输入/输出模块均可直接插到端子板上，CPU本地和通过FBP分布式扩展的子站，可最大扩展到7个输入/输出模块。AC500还可以提供每一点都可以根据用户的需求及可设置为输入又可设置为输出的开关量模块。FBP的接口模块这种模块集成了一定数量的开关量输入/输出，并且通过它实现和CPU的通讯和分布I/O。这个分布模块后面又可最大扩展7个输入/输出模块。AC500 Control Builder编程AC500 Control Builder编程是一套可对所有系列AC500 CPU进行编程的工程工具，这套编程软件符合IEC61131-3的国际标准，可支持五种不同的编程语言：功能块（FBD）语句表（IL）梯形图（LD）结构文本（ST）顺控图（SFC）这套软件可完成AC500系统的全部设置，包括所有的总线接口，而且还有全面的自诊断功能、报警处理、可视化调试工具和开放的数据接口。此外还可以提供离线仿真,变量跟踪功能,配方管理和监视列表,可视化的调试工具,通讯接口的设置,开放的数据接口,工程接口. (三)SBR污水处理工艺介绍序批式活性污泥法简称SBR (Sequence Batch Reactor)法，是早期充排式反应器的一种改进。随着自动控制水平的提高，SBR法引起人们的重新重视，并对他进行了更加深入的研究与改进，自1985年我国第一座SBR处理设备在的投产，目前已经广泛的应用在工业污水和城市污水的处理中。SBR工艺的基本操作流程由进水，反应，沉淀，出水和闲置等五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。SBR工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备。SBR具有效率高，脱氢除磷效果好，防止污泥膨胀性能强，耐冲击负荷和处理能力强等优点。(四)AC500在SBR控制中的具体实现SBR污水处理厂的自动控制系统由三级分布式控制系统组成,第一级监控管理，由中央控制室的操作站实现。选用工控计算机，以TCP/ IP工业以太网与PLC系统通讯,实行集中控制。通过工控软件实时监视全厂工艺参数变化、设备运行、故障发生等情况，同时负责日常报表打印、事故打印和数据记录等。第二级过程控制，由现场的各分系统或成套设备的控制系统实现。以AC500 PLC系统作为现场控制核心,按场区配置分站,通过CS31网与所属分布I/O通讯对流量、液位、pH值、电机等参数进行采集、控制。第三级单机就地控制，由现场电气控制系统实现。采用ABB公司的AC31系列产品组成分布I/O,采集现场参数,执行上一级PLC主站的控制命令。监控组态设计及与PLC主站的通讯由于污水处理控制对象多且分散,生产工艺流程复杂,如果采用集中控制方式,则需要使用大量导线，在长距离传输过程中非常容易受到干扰,所以本系统采用分布式集散控制系统,将管理与控制分离。计算机选用HP工业PC机,预装北京昆仑通态公司的MCGS 5.5通用版。MCGS监控组态设计包含监控界面设计，定义数据变量，组态设计，动画等方面。用MCGS提供的基本绘图工具与元件库创建图形块并进行组态设计，污水处理系统工艺流程组态画面。鼓风机，水泵，运行阀的工作状态可以通过动画实时显示；污水，污泥，药水，空气的流动方向及流量表的数据也能根据现场的情况随时更新。操作人员在登陆并输入用户名和密码后，可任意调入各局部工艺图、运行表、设定表和控制表，工艺图以图形的方式显示各个工段的工艺流程和数据，并能根据控制的需要直接设定现场的相应参数（例如，泵站的变频器的恒定水位，报警水位，停泵水位的设定，排泥时间的设定等）。此外，系统还可以提供故障报警查询，工作报表生成等功能。MCGS中的实时数据库是监控系统的核心，而数据变量是构成实时数据库的基本单元。将用户界面中的图形对象与实时数据库中的数据变量建立联系，现场的运行情况就可以通过动画实时的显示在监控界面上了。工控计算机只需一块普通的网卡就可以通过Ethernet LAN接收到来自PLC主站的数据。PLC主站由1台AC500系列PLC及相应的外围设备组成,置于中央控制室。PLC主站从分布I/O接收数据，进行相关的处理与控制，同时通过标准工业以太网TCP/IP通讯模块(TB521-ETH)传输给工控计算机,传输速率为10Mbit/s ,介质为屏蔽双绞线。PLC主站与分布I/O的通信。PLC主站通过CPU(PM581)上保留的CS31通讯接口、CS31通讯总线与分布I/O（AC31远程扩展模块）构成高速通讯网络,随时采集现场设备的运行状况和故障信息,并上传工控计算机,形成分布控制。本系统共设8个分布I/O。从经济角度考虑，由于AC500系统可以兼容AC31的远程扩展模块，1#8#分布I/O分别选用AC31系统的远程扩展模块（ICMK14 N1-24DC）。分布I/O置于污水控制现场,就近控制所属设备,形成分布控制的能力,并采集现场设备的运行状况和故障信息,通过CS31总线联接到PLC主站。CS31总线是一种点对多点的RS485串行通讯。每个通讯系统由一个主站和最大31个从站组成。通讯距离不加中继为500米，加中继最大可达到2000米。通讯介质为:屏蔽双绞线。地址%MX0.0.0至%MX0.0.7是ICMK14N1-M的系统保留区域，不能使用。地址%MX0.1.0至%MX0.1.7作为此远程扩展模块自带的开关量输入，分别对应进水泵房及沉砂池的相应设备。依照同样的方法，可以继续定义1分布I/O的（XI16E1,XC32L,HE10-20,等）开关量及模拟量输入/输出模块，然后依次是28分布I/O的所有模块。在完成所有I/O地址表的设定后，就可以通过AC500的Control Builder软件来编写PLC的内部通信程序。由于AC500的Control Builder软件可以提供现成的MODBUS功能块，编程十分简单。以1#分布I/O的读指令为例，只需设定好MODBUS功能块的（COM,SLAVE,FCT,ADDR,NB等）参数，PLC主站就可以顺利的从1#I/O子站读取数据。其中FCT，NB的参数可根据实际情况依照表2确定。运用MODBUS功能块依次完成18分布I/O的读，写指令的编程，PLC主站与分布I/O之间的通信就建立完成了。在实际调试中，发现还需通过软件的PLC组态选项，将MODBUS的参数：RTS control设置为“telegram”, Parity设置为“none”，Operation Mode设置为：“Master”。至此，PLC的主站已经可以对I/O从站中的各种参数进行采集与控制，并通过以太网显示在工控计算机的监控界面上。(五)结语以本文的研究结果为基础的技术方案,在浙江某生活污水处理厂具体实施。实际的运行结果表明,其设计合理,安全可靠,控制精度高，满足了生产的实际需要，性价比高。AC500 PLC系统除了有外形美观，性能可靠，价格适中等特点，在项目具体实施中还具有如下优点：可设置输入/输出的开关量模块，为备用点数的设置提供了方便并能进一步降低成本；模拟量的每个输入通道都可以设定电流，电压或者热电阻等输入信号，使用方便；编程软件中集成的MODBUS功能块，非常实用，易于操作，大大节省了编程时间；此外，CS31总线的连接只需要普通的屏蔽双绞线就可以完成，成本低廉，操作灵活简单。 五、Citect在广东澳联玻璃厂的应用CITECT是基于Windows NT和Windows 95平台上的工业软件系统,它被广泛用于从为OEMS的HMI解决方案到世界上最大的以PC为基础SCADA系统中。广东澳联玻璃有限公司是与澳大利亚ACI玻璃包装公司合作经营专门生产食品饮料玻璃瓶罐的大型企业，她是亚洲地区最大的玻璃瓶罐制品加工基地之一。CITECT本是澳洲最领先的工控软件，采用CITECT工控软件对PLC系统及现场仪表进行控制及监视自然是他们的首选，当然更重要的是由于CITECT工控软件强大的功能、配置的灵活性及完全的可靠性，深得工控界的赏识。广东澳联玻璃有限公司的整个控制系统由BAILEY公司的MC5000多回路控制器、AB公司的PLC-5、SLC500及横河公司的HR2400（记录仪）等构成，与PLC及仪表的通讯采用的是RS-232C接口,整个CITEC系统则采用的是以太网的结构（如下图所示）。广东澳联玻璃有限公司共有三条制瓶流水线，每条生产流水线均由窑炉系统和成型制瓶系统构成，采集约2000个I/O点。生产流水线上的CITECT工控网由两台I/O SERVER和一台CLIENT DISPLAY构成，I/O SERVER主要用于监控现场设备、系统报警、采集及传输工业现场数据、记录历史数据及报表生成等；CLIENT DISPLAY相当于一个可操作的监视站，从I/O SERVER上获得数据，用于环境差的工业现场。由于每台微机采集就地的PLC数据和处理相应的事务，所以整个系统的负荷被平均分配，使得整个系统保持良好的运行性能和及时的事件响应能力。此套系统采用的是Windows95平台及最新的Citect5.21版工控软件，9台HP微机采用的是奔腾III代芯片，所有这些使得用户根本不必为微机及软件的性能担忧。事实上，经过对整个系统性能实测，其中一些性能指标列在下面(每个系统在采样点数为2000点左右的情况下)，“CITECT让我们及时更快地“看到了”全厂的每一个角落、让我们更放心、更安全”，这是广东澳联人真诚而朴实的话，这是对CITECT的最大的支持与鼓舞，CITECT也永远以“先进、及时、可靠”的姿态与世界同步前进，为用户提供完整的服务。六、AB PLC控制启停程序控制很多时候，在一些大型的装配机械应用中你可能需要做启停的顺序逻辑控制。这些顺序控制保证在使用急停电路之前和保护通道打开之前正确地停下你的机器，很明显，通过这样控制机器的停止是有好处的。如果一个自动化过程启动以后，你想在停止机器之前允许它结束工作，特别是有一个必需的装配顺序在你的自动化机器工作周期中。一个控制停止更优于使用急停，所以你不必释放信息的跟踪，或者在周期的中间停止。这儿有一些你需要理解的编辑一个控制启停顺序逻辑的程序设计基础。我将调用我的那些主控位，对于启动按钮我也会定义。那些主控位用于逻辑中的任何地方，来防止自动化过程的再