文档介绍：第9章 PLC应用中的其他问题
§9-1 PLC应用系统的设计调试方法
PLC应用系统的设计流程如图9-1所示,如果输入输出量较多,建议先作硬件设计,然后再作软件设计,这样有利于编程元件地址的统筹安排。
系统规划
系统规划是应用系统设计的关键阶段,规划得好,将给系统设计和施工打下良好的基础。
应详细了解被控对象的全部功能,例如机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护与连锁,系统要求哪些工作方式(例如手动、自动、半自动和单步等),设备内部机械、液压、气动、仪表、电气几大系统之问的关系,PLC与其他智能设备(例如其他PLC、计算机、变频器等)之间的关系,PLC是否需要通信联网,是否需要设置远程
I/O,需要显示哪些数据以及显示的方式,电源突然停电及紧急情况的处理,安全电路的设计,是否需要设置PLC之外的手动的或机电的联图9-1系统设计流程图锁装置来防止危险的操作。
还应了解系统的运行环境、运行速度、加工精度、可重复性、成本的限制和工期要求等等。可以与该设备或系统有关的工艺、机械方面的技术人员、运行人员和维修人员进行交流,获得全面的信息。
如果对现有设备进行改造,应参阅有关的文件资料,例如设计图、原理图和继电器电路图等,在设计新系统时可以参考系统的工艺流程图、原理图和机械图等。
系统设计
系统设计是指对控制系统总体方案的设计,主要解决人机接口和通信方面的问题。
(1)人机接口的选择
人机接口用于操作人员与PLC之间的信息交换。使用单台PLC的小型开关量控制系统一般用指示灯、报警器、按钮和操作开关来作为人机接口。
PLC本身的数字输入和数字显示功能较差,可以用眦的开关量I/O点来实现数字的输入和显示。为了减少占用的I/O点数,有的PLC厂家设计了有关的应用指令,例如三菱FX系列PLC的7段显示指令、方向开关指令、16键输人指令、数字开关(即拨码开关)输入指令等。这些指令简化了编程,但是需要用户自制硬件。
为了实现小型PLC的低成本数据输入和显示,有的PLC厂家推出了价格便宜的产品,例如三菱公司的FX-1N-5DM微型显示模块可以监视和修改PLC的内部数据,报价仅300多元。
对于要求较高的大中型控制系统,可以选用较高档的操作员接口(或称可编程终端),有的只能显示字符,有的可以显示单色或彩色的图形,有的带有触摸键功能(俗称触摸屏)。这类产品可以用于工业现场,工作可靠,它们有专用的组态软件,可以方便地生成各种画面,但是价格较高,。
也可以用计算机来作人机接口,普通台式机的价格便宜,但是对工作环境的要求较高,一般在控制室内使用。如果要求将计算机安装在现场的
控制屏内,一般选用价格较高使用液晶显示器的工业控制计算机,有的显示器也有触摸键功能。
上位计算机的程序可以用VC、VB等软件来开发,也可以用组态软件来生成控制系统的监控程序。用组态软件可以很容易地实现计算机与现场工业设备(例如PLC)的通信,和生成用户需要的有动画功能的各种人机接口画面,组态软件的入门也很容易。但是组态软件的价格较高,一套软件只能使用一次。
(2)系统的冗余设计
某些生产过程必须连续不断地进行,因此要求控制装置有极高的可靠性,在PLC出现故障时,也不允许停止生产,这种系统可以使用有冗余控制功能的PLC。冗余控制系统一般采用两个或3个CPU模块,其中一个直接参与控制,其余的作为备用。参与控制的CPU出现故障时,立即投入备用CPU。为了进一步提高系统的可靠性,某些重要的I/O模块、通信模块和通信电缆也应采取冗余措施。
(3)通信方式的选择
选择通信方式时,应考虑通信网络允许的最大节点数、最大通信距离
和通信接口是否需要光隔离等问题。选择传输速率时应考虑网络中的节点数和网络中单位时间内可能的最大信息流量,并应留有一定的余地。传输速率与通信线路的长度有关,随着通信距离的加长,允许的传输速率会降低。应注意传输速率(波特率)的单位为bid/s,异步通信方式的一个字符帧如果由11位组成,传输速率除以11才是每秒传送的字节数。计算机链接通信时传送的是ASCII码,一个字节的十六进制数对应两个ASCII码。可以直接传送十六进制数的RS-232C无协议通信的传输速率比计算机链接的高。
同一厂家的控制产品之间的通信应优先采用厂家提供的专用通信协议,例如FX的并行链接、N:N链接和I/O链接。使用这类通信协议时,只需要用简单的程序对通信的参数进行设置,就可以实现周期性的自动数据交换。
RS-232C无协议通信用于PLC与计算机或其他RS-232C设备的通信。这种通信方式最为灵活,PLC与RS-232C设备之间可以使用用户自定义的通信规约,但是PLC的编程工作量较大,对编程人员的要求较高