目前,PLC的主流厂商有A-B、Siemens和Modicon等。工控机的主流厂商有上海康泰克、北京康拓和研华、艾讯等。
PLC和工控机在其技术发展的历程中,为了适合工业现场应用的需要和用户二次开发的需要,都积极地发展高可靠性、网络化用户开发软件方面的技术性能。以下将***介绍PLC和工控机在硬件、软件和网络方面技术应用现状和发展趋势。
二、PLC和工控机的硬件技术现状和发展
PLC和工控机终用户为冶金、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等行业,其主要的用途为:
1、顺序控制
顺序控制是应用领域,它包括单机控制、多机群控制、自动生产线控制,如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配机械、包装生产、电镀流水线和电梯控制等。
2、运动控制
应用在电力拖动系统或伺服电机的单轴或多轴位置控制。
3、过程控制
采用模拟量模块能控制物理参数,例如温度、压力、速度和流量等,并提供PID等闭环控制的功能。
4、数据处理
可以支持数控机床的控制和管理、多轴控制等。
由于自动化系统的要求日益提高,传统的提供I/O点服务的PLC和工控机已经无法满足复杂的工艺要求。因此,PLC和工控机在硬件系统上有了根本的变化。
PLC系统在模块上的技术发展有:
1、处理器模块
配备大容量内存,为满足实时控制的要求而优化设计,除了一般的I/O扫描和控制、远程数据交换外,支持大型的集成控制、通讯、并行运算、处理器立后台程序和处理器输入中断等功能。如A-B公司的ControlLogix处理器模块在它的内核中设计有通信功能,借助于它的无源数据总线,系统的瓶颈得以消除。这种灵活的结构允许多个处理器、网络以及I/O在一个机架中搭配使用而没有限制。
2、信息协处理器模块
读取主处理器的数据表和状态文件,或通过语言程序将数据写入主处理器,程序可以在实时多任务环境下以及立于PLC处理器的方法,单在协处理器中运行。
3、语言协处理器
通过C和Basic的接口来进行复杂的计算和算法实现。
4、网络适配模块
在现场总线与处理器之间提供通讯接口,以便PLC处理器和I/O模块进行远程的数据交换。
5、具有特殊功能的I/O模块
如A-B公司在其产品中提供了智能变送器模块、温度控制模块、称重模块、开环速度控制模块、塑料制造模块、力矩控制模块、编码模块、可组态流量计模块、电流同步模块等。这些模块的设计考虑了特殊行业的需要,使得复杂的控制功能以模块化的方式得以解决,提高了可靠性水平。
同样,工控机也从I/O板卡的基础上飞速向前发展,大规模集成电路和计算机本身的革命性发展给工控机提供了舞台。工控机系列产品除了全系列的I/O板卡外,还发展了一体化工作站、带电子盘的工控机、远程RTU、适用于仪表行业的微型工控机、适用于视频和多媒体行业的工控机、适用于通讯行业的带监控液晶屏的工控机、与PLC合一的特殊工控机以及防爆型工控机。
工业现场的应用环境要求PLC和工控机具有很高的可靠性,而可靠性是靠电磁兼容特性(EMC)和容错技术来的。PLC和工控机要经过严格的电磁兼容检测,如辐射敏感度检测、谐波/电压波动/电压骤降检测、静电/脉冲/雷击检测、电磁干扰检测等。EMC了设备在本质上的抗干扰特性。但是,要控制设备不出故障是不可能的。因此,采用容错设计的系统对要求不能停机、不能失控的高可靠系统是十分重要的。目前重要的容错设计技术有Watchdog和双机热备(包括主机、模块和通讯介质的热备)。热备系统的工作对用户来说是透明的:即当故障发生时,所有对故障点的切除和数据的备份都是在短的控制周期内自动完成的。此项技术的完成包括了设备硬件和软件二个方面。图2给出了PLC双机冗余系统的结构。
西门子工业交换机6GK5208-0BA00-2AB2
西门子PLC系统在油田的生产过程中应用的日益增多,对其时间不能准确同步问题的研究也就显得更加重要,对该问题的研究也急需深入。就以油田生产中应用较为普遍的西门子S7—300系列为例,从PLC系统应用中日期与时钟编程的特殊性入手,通过对PLC时钟功能指令进行分析,实现可随时对西门子PLC系统进行时间同步,先找出其中存在的问题并分析原因,再给出一系列可行的改进措施。
西门子可编程序控制器(文中简称PLC)是由西门子公司设计并生产的,目前在我国的冶金、化工、印刷生产线等领域应用也十分广泛。该技术诞生于1958年,经历了C3,S3,S5,S7系列,已经成为应用非常广泛的可编程控制器。西门子公司的PLC包括S7—200,S7—300,S7—400,HMI人机界面等。西门子S7系列PLC有着运行过程标准化、体积小、运算速度快的优点,同时也具有一定的网络通信能力,比原先普遍使用的系统相比功能更强,可靠性更高,目前受大家欢迎。
硬件部分主要是PLC系统的技术载体,通常在这些硬件上发挥着不同的功能,软件部分则负责系统的功能,从而控制其进行不同的操作,2.3设计原则与设计步骤在PLC控制系统的设计阶段,需要满足控制对象的工艺要求。
4.2网络数字化提高随着信息时代的到来,网络信息化和数字化得到了长足的进展,所有基于数字技术的方法和科学技术都得到了相应的提高,包括PLC控制技术,为了体现PLC原有的数字编程特点和性能,在未来的发展道路上。
T101动作的输入条件,2基于SFC图的二种编程方法2.1S/R切换编程法案例一:设计3盏灯的依次循环闪烁控制,由于PLC系统具有操作简便,速度快,维修方便和可靠性高等优点,所以PLC系统的使用不仅可以避免大系统线路复杂。
当系统长时间断电或者内存不能读取时,系统的时间会被初始化:显示的时间会变为90年1月1日时间:00:00:00星期日,而读时钟指令TODW的任务是将当前时间和日期传送入用T的长度在8个字节的时间缓冲区开始的硬件时钟(如图2所示):其中EN为输入位。
则需要从CPU自诊断过程重新开始,对其中的编程语言可采用顺序功能图或者梯形图进行解说,顺序功能图是为满足逻辑控制而开发设计,梯形图则应用为广泛,采用因果关系,方便,灵活,快捷,PLC控制系统组成主要包括硬件部分和软件部分。
3.2工业自动化控制系统中PLC应用分析PLC在工业自动化控制系统中的应用使工业自动化发生了变化,它为不同的工业自动化提供了广泛的应用,PLC的主要作用在于为工业自动化控制系统的提供更加完善和稳定的方案。
可在单个工作的实施过程中设置定时器,同时将定时器的信号作为停机和启动的信号,PLC在工业自动化控制系统的工作过程中,电控系统的不同工作部分之间存在着一定的逻辑关系,在设备出现故障时会破坏系统运行的逻辑关系。
动作和切换,在画SFC图时,一定体现出这3个要素,这样才是一个完整的系统流程图,如图1所示,说明:①SFC图的初始步用双方框来表示,②在SFC图中,步0状态S0.0转换步1状态S0.1时,T100成立。
在该过程中脉冲的位移量很小,所以,使用PLC的运动控制进行分析具有较高的精度,③对过程控制进行分析,这主要是对各种模拟量进行分析,并系统正常的工作,这主要通过闭环和开环进行控制,这主要用于工业自动化中的冶金。
西门子PLC有总共给出了一下四种功能性的指令:TODRX、TODWX、TODR和TODW。其中前两条是与夏令时有关的指令,后两条是一般的日期设置指令,目前我国现在已不再使用夏令时,因此我们在本文的后续研究与讨论中只讨论后两条指令。读时钟指令TODR:(如图),主要功能是:从硬件时钟读取当前时间与日期等信息并进行记录,而
后将其传输到以地址T开始的8字节的时间作为数据信息的缓冲区域。图中的EN为输入使能位,该点位通过内部的逻辑接点连接到梯形图的母线,这些接点可以是内部存储器V、M、SM、S、L等中的某一个,也或者是计时器、计数器的输出接点T、C,也可以是输入输出接点I、Q等,以上这些都有可能,也都是可以的。T是的内部存储器的起始地址,它以字节为单位,如MB200与VB100等(注意要该指令的起始地址后的8个字节没有被为其他用途,即空闲的)。以便用来存储从PLC硬件时钟中读取的日期与时钟数据,这些数据的详细情况见表
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