PLC过程控制站

1、过程控制站 过程控制站 过程控制站 直接数字控制站-连续量 顺序控制站-离散量 批量控制站-连续量/离散量 目前的DCS控制站均能实现这些功 能，统称为过程控制站 过程控制站的结构 过程控制站 的机械结构 vCOM模件 vCPU模件 vI/O模件 v总线 v电源模件 v风扇组件 过程控制站的系统结构 Snet 过 程 控制站 Cnet 通信接 口 模件 I/O 模件 CPU 模件 I/O 模件 I/O 模件 I/O 模件 CPU 模件 I/O 模件 I/O 模件 I/O 模件 CPU 模件 I/O 模件 I/O 模件 基本控 制单元 基本控 制单元 基本控 制单元 基本控制单元 n基本控制单元

2、BCU(Basic Control Unit) 是分散控制系统中直接控制生产过程的 那一部分硬件和软件的统称。 n基本控制单元在控制功能上，可以同时 实现连续控制和顺序控制,具有几十个到 上百个模拟量输入通道、模拟量输出通 道、开关量输入通道和开关量输出通道, 可以控制具有一定规模的生产过程。 基本控制单元硬件 n处理器模件处理器模件 n模拟量输入（模拟量输入（AIAI）模件）模件 n热电阻温度输入模件（热电阻温度输入模件（RTDRTD） n热电偶温度输入模件（热电偶温度输入模件（TCTC） n变送器信号输入模件（变送器信号输入模件（420mA,15V,010V420mA,15V,010V）

3、n模拟量输出（模拟量输出（AOAO）模件）模件 n开关量输入（开关量输入（DIDI）模件）模件 n普通的无源开关量输入模件普通的无源开关量输入模件 nSOESOE输入模件（输入模件（Sequence Of EventSequence Of Event，事件记录），事件记录） n开关量输出（开关量输出（DODO）模件）模件 基本控制单元硬件 n脉冲量输入（脉冲量输入（PIPI）模件）模件 n液压伺服模件液压伺服模件 n现场总线模件现场总线模件 n通信接口模件通信接口模件 处理器模件 模拟量输入模件 模拟量输出模件 开关量输入模件 开关量输出模件 电磁继电器输出电路 固态继电器输出电路 脉冲量输入

4、模件 液压伺服模件 现场总线模件 通信接口模件 基本控制单元的软件 编程语言的种类 v功能块图FBD(Function Block Diagram) v梯形图LD(Ladder Diagram) v顺序功能图SFC(Sequential Function Chart) v指令表IL(Instruction List) v结构化文本ST(Structured Text) 图形化 文本化 功能块 功能块是一种预先编好程序的软 件模块，用户确定它的参数，并且通 过组态将其连接在一起。每一个功能 块完成一种或几种基本的控制功能， 如PID控制、开方运算、乘除运算， 等等。 功能块的三要素 功能码、块地

5、址和说明表定义了 一个功能块所实现的作用，所以也把 它们称为功能块的三个要素。在这三 个要素中，说明表指示出要处理的数 据来自什么地方和按照什么参数去进 行处理。功能码说明要进行什么样的 处理；块地址说明处理所得到的结果 存放在什么地方。 块地址 模件地址 基本控制单元地址 1513 完整的块地址 功能块图 单回路控制系统组态 功能块图 电动机控制系统组态 功能块的执行过程 (1)将要执行的功能块程序，如PID算法功能块、 乘法功能块等，从ROM中调入RAM的工作区。 (2)将与功能块有关的参数，如比例带、积分时间 、微分时间等，调入工作区。 (3)将与功能块有关的输入数据调入工作区，这些 数

6、据可能来自生产过程，也可能来自其他功能块的 输出。 (4)执行功能块定义的处理功能，得到计算结果。 (5)把计算结果存放在预定的位置，或者输出到生 产过程中。 (6)执行下一个功能块。 梯形图 n梯形图来源于传统的继电器逻辑控制图，与电梯形图来源于传统的继电器逻辑控制图，与电 器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的 优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用 于开关量逻辑控制和顺序控制。例如，电机的于开关量逻辑控制和顺序控制。例如，电机的 启停控制，阀门的顺序开关以及保护和报警系启停控制，阀门的顺序开关以及保护和报

7、警系 统等。统等。 梯形图 n梯形图主要由触点、线圈和用方框表示的功能梯形图主要由触点、线圈和用方框表示的功能 块组成。块组成。 n触点代表逻辑触点代表逻辑“输入输入”条件，如外部开关、条件，如外部开关、 按钮和内部条件等。按钮和内部条件等。 n线圈代表逻辑线圈代表逻辑“输出输出”结果，用来控制外部结果，用来控制外部 指示灯、交流接触器、中间继电器和内部的指示灯、交流接触器、中间继电器和内部的 输出条件等。输出条件等。 n功能块代表附加指令，如定时器、计数器或功能块代表附加指令，如定时器、计数器或 者数字运算指令，功能块是可选的。者数字运算指令，功能块是可选的。 n除了以上除了以上3 3个编程

8、元件外，一般还有标号及连个编程元件外，一般还有标号及连 接线。接线。 梯形图 n梯形图的触点和线圈构成了梯形图的触点和线圈构成了“软继电器软继电器”，它，它 不是真实的物理继电器，而是一些存储单元，不是真实的物理继电器，而是一些存储单元， 如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器 等。等。 n每一个软继电器与控制器模件中的一个存储单每一个软继电器与控制器模件中的一个存储单 元相对应。元相对应。 n该存储单元如果为该存储单元如果为“1 1”状态，则表示梯形图中对应状态，则表示梯形图中对应 软继电器的线圈软继电器的线圈“通电通电”，其常开触点接通，常闭，其常

9、开触点接通，常闭 触点断开。触点断开。 n如果该存储单元为如果该存储单元为“0 0”状态，对应软继电器的线圈状态，对应软继电器的线圈 和触点的状态与上述的相反。和触点的状态与上述的相反。 梯形图 n输入继电器用于接收外部的输入信号，而不能输入继电器用于接收外部的输入信号，而不能 由系统内部其他继电器的触点来驱动。因此，由系统内部其他继电器的触点来驱动。因此， 梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现 其线圈。其线圈。 n输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备，输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备， 当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信当梯形图中

10、的输出继电器线圈得电时，就有信 号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过 输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。 输出继电器的触点可供内部编程使用。输出继电器的触点可供内部编程使用。 梯形图 用梯形图实现的火灾报警系统 顺序功能图 20 21 22 30Start Motor M1 Start Tempo Stop Motor M1 Alarm 1Initialize M1 Stop Tempo3s M1 Started Run state: BOOL; END STRUCT; END_TYPE VAR ma

11、x:REAL:=0; (* Set to minimum possible value *) min:REAL:=1000.0; (* Set to max. possible value *) input:T Inputs AT %IW130; (* Input channels *) sum:LREAL:=0.0; (* To hold values total *) average:LREAL; END_VAR 结构化文本 FOR I:=1 TO 32 DO sum:=REAL_TO_LREAL(input I.value)+sum; IF inputI.valemax THEN Max

12、:=inputI.value; END_IF; IF inputI.valuemin THEN Min:=inputI.value; END_IF; END_FOR; Average:=sum/32.0; 组态时应注意的问题 v 时间问题 v 空间问题 v 顺序问题 v 相位问题 组态时应注意的问题 时间问题 一个基本控制单元中的CPU能力总是有 限的，不可能在规定的时间内处理太多的功 能块。因此，在对一个控制系统进行组态时 ，应该考虑到基本控制单元的处理能力。限 制功能块的使用数量的指标有两种。一种指 标是基本控制单元所能运行的功能块总数； 另一种指标是CPU的负荷率。一般，CPU的 负荷率

13、应小于60%。 组态时应注意的问题 空间问题 一个基本控制单元中的MEM也是有限的 ，某些DCS规定了每一个功能块的内存占有 率(以百分数或字节数来表示)，在组态时应 注意不要使功能块总数或总的内存占用率超 过规定的数值。 。 组态时应注意的问题 顺序问题 OR AND x1 x2 x3 y1 y2 x1 x2 x3 y1 y2 y2 t 组态时应注意的问题 相位问题 x1 1 t 2 3 t 基本控制单元 的可靠性措施 可靠性措施： n 手动后备 n 冗余 n 在线诊断 n 输出保护 手动后备 三种手动操作方式 手动后备 手动后备示意图 手动后备 手动操作站通过I/O模件操作 手动后备 手动操作站直接操作 冗余： n CPU冗余 n 1:1冗余 n N:1冗余 n 多