自动控制与PLC应用.ppt

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1、自动控制与PLC应用简介电机电气室2012年室内培训了解自动控制系统n n自动控制系统的目的：控制一次设备n n自动控制系统的构成：被控对象控制器执行机构变送器了解自动控制系统n n自控系统的通俗理解自动控制系统是用来解放人力资源的大脑：可编程控制器、逻辑控制器n n自控系统如何取代人眼睛：一次仪表（各种传感器）手：继电器、模拟量输出装置了解自动控制系统n n认识实物西门子PLC了解自动控制系统n n认识实物继电器与交流接触器了解自动控制系统n n认识实物温度、液位、压力传感器了解自动控制系统一次仪表：一次仪表：英文名称：英文名称：英文名称：英文名称：primary instrumentpri

2、mary instrument 定义：直接安装在工艺管道或设备上，或者安装在测定义：直接安装在工艺管道或设备上，或者安装在测量点附近但与被测介质有接触，测量并显示过程工艺量点附近但与被测介质有接触，测量并显示过程工艺参数或者发送参数信号至二次仪表的仪表。参数或者发送参数信号至二次仪表的仪表。n n额外知识二次仪表：二次仪表：英文名称：英文名称：secondary instrument secondary instrument 定义：接受由变送器、转换器、传感器定义：接受由变送器、转换器、传感器(包括热电偶、包括热电偶、热电阻热电阻)等送来的电或气信号，并指示所检测的过程工等送来的电或气信号，并

3、指示所检测的过程工艺参数量值的仪表。艺参数量值的仪表。了解自动控制系统n n额外知识一体化仪表：一体化仪表：将传感器与变送单元集成在一起的仪将传感器与变送单元集成在一起的仪表，目前现场仪表的主要发展方向。其优点有：表，目前现场仪表的主要发展方向。其优点有：uu输出信号类型统一输出信号类型统一uu接线方式简单易懂接线方式简单易懂uu没有额外烦恼没有额外烦恼一体化温度传感器了解自动控制系统n n自控系统的发展趋势全自动无人值守全自动无人值守n n我们的主攻方向现场工程师现场工程师uu知道各个厂家的硬件怎么用，了解其工作原理知道各个厂家的硬件怎么用，了解其工作原理uu能在厂家提供的平台上编写控制程序

4、能在厂家提供的平台上编写控制程序uu能合理地调用各个厂家的设备组成自己的控制系统能合理地调用各个厂家的设备组成自己的控制系统uu能够使用能够使用CADCAD软件绘制工人能够看得懂的图纸软件绘制工人能够看得懂的图纸uu能够调试自己设计的控制系统能够调试自己设计的控制系统uu能够编写用户能够看懂的产品说明书能够编写用户能够看懂的产品说明书了解自动控制系统n n这几年的工作感想uu年轻是资本年轻是资本uu现场经验是财富现场经验是财富uu别人的东西都值得借鉴了解别人的东西都值得借鉴了解uu百度上总有你需要的资料百度上总有你需要的资料uu前辈人可以带领你快速入门前辈人可以带领你快速入门uu你可以缺乏你可

5、以缺乏3D3D想象力，但你要会为你的控制系统绘制箱体图纸想象力，但你要会为你的控制系统绘制箱体图纸uu总体构思组合能力是最重要的，编程是最次要的总体构思组合能力是最重要的，编程是最次要的uu不怕基础知识匮乏，只要你有恒心与兴趣不怕基础知识匮乏，只要你有恒心与兴趣uu通过努力，你可以拉近你与世界领先水平的距离通过努力，你可以拉近你与世界领先水平的距离uu你只是硬件使用者，你永远站不到整个行业的最前沿你只是硬件使用者，你永远站不到整个行业的最前沿PLC相关知识简介n nPLC的定义与构成uu定义：定义：可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器(Programmable Logic(Programmable

6、 Logic Controller)Controller)uu构成：构成：电源、中央控制单元、存储器、输入输出电源、中央控制单元、存储器、输入输出接口电路、功能模块。接口电路、功能模块。uu分类：分类：小型小型PLCPLC：I/OI/O点数小于点数小于256256点；单点；单CPU 8CPU 8位处理器；位处理器；4K4K以下用户存储容量以下用户存储容量中型中型PLCPLC：I/OI/O点数点数256-2048256-2048点；双点；双CPUCPU；2-8K2-8K用户存用户存储容量储容量大型大型PLCPLC：I/OI/O点数大于点数大于20482048点；多点；多CPU 16CPU 16位

7、、位、3232位处位处理器；理器；8-16K8-16K用户存储容量用户存储容量PLC相关知识简介n nPLC的工作原理：顺序扫描，不断循环 系统初始化：系统初始化、设置、查找扩展模块等系统初始化：系统初始化、设置、查找扩展模块等扫描输入：扫描扫描输入：扫描IOIO输入信号输入信号执行程序：执行用户编写的程序执行程序：执行用户编写的程序家务管理：家务管理：PLCPLC诊断、维护和其它系统程序执行诊断、维护和其它系统程序执行扫描输出：将逻辑执行的结果输出扫描输出：将逻辑执行的结果输出通信管理单元：通信服务程序，响应编程软件和其通信管理单元：通信服务程序，响应编程软件和其它通信任务。它通信任务。PL

8、C相关知识简介n nPLC工作流程图PLC相关知识简介n n常见的PLC品牌欧美一线：西门子、欧美一线：西门子、ABBABB、施耐德、施耐德日本一线：欧姆龙、三菱、松下日本一线：欧姆龙、三菱、松下国产一线：台达、艾默生、浙大中控国产一线：台达、艾默生、浙大中控n n如果可以 请支持国产 如果没有他们，西门子或许还停留在一台如果没有他们，西门子或许还停留在一台S5S5系列系列PLCPLC就要数万元的年代。你可以骂国产汽车质量不就要数万元的年代。你可以骂国产汽车质量不好，但没有国产汽车，进口品牌的汽车还是价格高好，但没有国产汽车，进口品牌的汽车还是价格高高在上。你可以骂山寨手机问题多，但没有山寨手

9、高在上。你可以骂山寨手机问题多，但没有山寨手机，诺基亚摩托罗拉的价格不会跌破千元。机，诺基亚摩托罗拉的价格不会跌破千元。PLCPLC也也同样如此，所以能支持国产的时候还是要支持国产。同样如此，所以能支持国产的时候还是要支持国产。PLC相关知识简介n n西门子S7-200系列PLC家族谱PLC相关知识简介n n西门子S7-200系列PLC硬件相关PLC相关知识简介n n西门子S7-200系列PLC接口与端子说明PLC相关知识简介n n西门子S7-200系列PLC可以是配套的模块PLC相关知识简介n n西门子S7-200系列PLC的缺点价格高、供货周期长自由通讯口未加隔离措施所支持的协议通用性差扩

10、展模拟量模块有限制功能太傻瓜化真空加热炉电控系统 n n真空加热炉简介 1盘管 2本体 3烟囱 4烟箱 5操作间6燃烧器 7火筒 8烟管 9回烟室 10防爆门 真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 前期技术交底主要工作：与用户沟通，了解其对被控对象的控制要求，最终形成技术协议或者合同文本，作为产品最终验收的依据。真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 前期技术交底真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 了解被控对象1.1.电控系统的目的：盘管电控系统的目的：盘管出口温度达到用户需要出口温度达到用户需要2.2.影响盘管出口温度的因影响盘管出口温度的因素

11、：加热炉的负载、燃素：加热炉的负载、燃烧器的出力、加热炉的烧器的出力、加热炉的工况工况3.3.我们可以控制的因素：我们可以控制的因素：燃烧器的启停与出力大燃烧器的启停与出力大小小真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 了解被控对象对燃烧器我们需要掌握的知识：1.1.燃烧器可以接受哪些信号，信号的类型2.2.燃烧器可以输出哪些信号，信号的类型真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 整个项目之间内部沟通电控系统不是独立的，而是给机械设备配套的，配套就要有内部沟电控系统不是独立的，而是给机械设备配套的，配套就要有内部沟通，具体到真空加热炉的电控，内部沟通产生接口信息单通，

12、具体到真空加热炉的电控，内部沟通产生接口信息单真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 开始设计之前所需要的知识与资料1.1.动力负载额定功率与额定电流的关系动力负载额定功率与额定电流的关系2.2.三相二百二电机，千瓦三点五安培。常用三百八电机，一个千瓦两安培。三相二百二电机，千瓦三点五安培。常用三百八电机，一个千瓦两安培。三相二百二电机，千瓦三点五安培。常用三百八电机，一个千瓦两安培。三相二百二电机，千瓦三点五安培。常用三百八电机，一个千瓦两安培。低压六百六电机，千瓦一点二安培。高压三千伏电机，四个千瓦一安培。低压六百六电机，千瓦一点二安培。高压三千伏电机，四个千瓦一安培。低压六

13、百六电机，千瓦一点二安培。高压三千伏电机，四个千瓦一安培。低压六百六电机，千瓦一点二安培。高压三千伏电机，四个千瓦一安培。高压六千伏电机，八个千瓦一安培。高压六千伏电机，八个千瓦一安培。高压六千伏电机，八个千瓦一安培。高压六千伏电机，八个千瓦一安培。3.3.电缆的线径与额定载流量电缆的线径与额定载流量 uu1010下五，下五，下五，下五，100100上二，上二，上二，上二，1616、2525四，四，四，四，3535、5050三，三，三，三，7070、9595两倍半。两倍半。两倍半。两倍半。uu穿管、温度八、九折，裸线加一半。铜线升级算。穿管、温度八、九折，裸线加一半。铜线升级算。穿管、温度八、

14、九折，裸线加一半。铜线升级算。穿管、温度八、九折，裸线加一半。铜线升级算。1.1.电缆的型号定义电缆的型号定义 2.2.VVVV424210 35010 350表示铜芯、聚氯乙稀绝缘、粗钢线铠装、聚氯乙稀护表示铜芯、聚氯乙稀绝缘、粗钢线铠装、聚氯乙稀护表示铜芯、聚氯乙稀绝缘、粗钢线铠装、聚氯乙稀护表示铜芯、聚氯乙稀绝缘、粗钢线铠装、聚氯乙稀护套、额定电压套、额定电压套、额定电压套、额定电压10kV10kV、3 3芯、标称截面积芯、标称截面积芯、标称截面积芯、标称截面积50mm250mm2的电力电缆。的电力电缆。的电力电缆。的电力电缆。真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 开始设

15、计之前所需要的知识与资料1.1.电控专业常用标准：电控专业常用标准：uuGB50052 GB50052 供配电系统设计规范供配电系统设计规范uuGB50054 GB50054 低压配电装置及线路设计规范低压配电装置及线路设计规范uuGB50217 GB50217 电力工程电缆设计规范电力工程电缆设计规范uuIEC331 IEC331 电缆防火特性电缆防火特性uuGB50058-92 GB50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范uuGB50093-2002 GB50093-2002 自动化仪表工程施工及验收规范自动化仪表工程施工及验收规范uuGB50

16、3032002 GB503032002 建筑电气工程施工质量验收规范建筑电气工程施工质量验收规范uu铜芯电线电缆载流量标准铜芯电线电缆载流量标准 国际铜业协会国际铜业协会(中国中国)全国建筑物电气装置标全国建筑物电气装置标准化技术委员会准化技术委员会 19981998年年1212月出版月出版uuIED529IED529（BS EN 60529BS EN 60529：19921992）外包装防护等级）外包装防护等级 ，国际电工协会，国际电工协会IEC IEC 真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 设计外传图1.1.外传图的目的：我们提供的设备只是甲方工程中的一个部外传图的目的：我

17、们提供的设备只是甲方工程中的一个部分，而有些工作量是需要甲方自己去完成的。为了整个工分，而有些工作量是需要甲方自己去完成的。为了整个工程能够及时推进，在设计初期我们就要给甲方一份图纸告程能够及时推进，在设计初期我们就要给甲方一份图纸告知其要为我们的产品配套实施哪些工作量。知其要为我们的产品配套实施哪些工作量。2.2.具体到真空加热炉的电控：我们需要甲方为我们敷设需要具体到真空加热炉的电控：我们需要甲方为我们敷设需要的电缆并预留好足够的用电功率。的电缆并预留好足够的用电功率。真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 设计外传图真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 设计

18、生产图第一步：画出原理图第一步：画出原理图真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 设计生产图第二步：设计整个系统的布局第二步：设计整个系统的布局1.1.异地柜放在用户值班室异地柜放在用户值班室2.2.仪表安装在炉本体上仪表安装在炉本体上3.3.燃烧器放置在加热炉的烧火间内部燃烧器放置在加热炉的烧火间内部4.4.仪表和燃烧器的信号都需要进入异地柜仪表和燃烧器的信号都需要进入异地柜5.5.如果每个设备单独走线进入异地柜，结果会？如果每个设备单独走线进入异地柜，结果会？6.6.在异地柜和现场设备之间需要有中转过度装置。在异地柜和现场设备之间需要有中转过度装置。7.7.燃烧器需要燃烧器需

19、要380V380V供电，供电，380380动力电需要从动力配电盘引出。动力电需要从动力配电盘引出。8.8.异地柜需要异地柜需要220V220V供电，供电，220V220V电源可以从墙壁电源盒引出。电源可以从墙壁电源盒引出。9.9.仪表和仪表和PLCPLC都是都是24V DC24V DC供电，需要增加电源转换器供电，需要增加电源转换器真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 设计生产图第三步：画出布局图第三步：画出布局图真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程 设计生产图第四步：元器件选型第四步：元器件选型配电部分：电缆、小型断路器配电部分：电缆

20、、小型断路器控制部分：控制器、模拟量输入模块、直流电源控制部分：控制器、模拟量输入模块、直流电源执行机构：继电器、交流接触器执行机构：继电器、交流接触器人机交互：触摸屏人机交互：触摸屏辅料器材：线巢、导轨、插座、接线端子、塑铜线辅料器材：线巢、导轨、插座、接线端子、塑铜线现场仪表：温变、压变、测水电极、浓度传感器、液位现场仪表：温变、压变、测水电极、浓度传感器、液位需要具备的能力：需要具备的能力：会查阅各个厂家的选型手册会查阅各个厂家的选型手册能与各个供应商沟通交流能与各个供应商沟通交流能利用百度查找自己需要的产品厂家能利用百度查找自己需要的产品厂家真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统

21、设计流程真空加热炉控制系统设计流程 设计生产图第五步：画出方案图第五步：画出方案图真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 设计生产图第六步：绘制电气接线图第六步：绘制电气接线图真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 设计生产图第七步：绘制元器件布置图和箱体尺寸图第七步：绘制元器件布置图和箱体尺寸图真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序生成符号表生成符号表将外部变量与将外部变量与PLCPLC可以识别的变可以识别的变量地

22、址对应起来。类似于单片机量地址对应起来。类似于单片机编程头文件里的宏定义。编程头文件里的宏定义。真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序写启停控制程序写启停控制程序实现同样功能实现同样功能 ，程序的写法可能又很多种，哪一种写法最合理，程序的写法可能又很多种，哪一种写法最合理只能依靠平时的经验积累。只能依靠平时的经验积累。真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序写启停控制程序写启停控制程序真空加热炉电控

23、系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序写模拟量转换程序写模拟量转换程序 abab为仪表的量程；为仪表的量程；x x 为仪表对应通道为仪表对应通道EM231EM231 转换出来的数字值；转换出来的数字值；y y为实际值。为实际值。算法一样，量程不一样，可以编写成子程序在主程序里调算法一样，量程不一样，可以编写成子程序在主程序里调用用真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序写模拟量转换程序写模拟量转换程序真空加热炉电

24、控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序写保护报警程序写保护报警程序uu比较比较uu延时延时uu置位置位uu复位复位真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序写启停判定程序写启停判定程序真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序将报警与启停控制连锁将报警与启停控制连锁真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真

25、空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序写报警处理程序写报警处理程序真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序写大小火转换程序写大小火转换程序uu软比调功能软比调功能真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第一步：编写控制程序第一步：编写控制程序完善其他功能完善其他功能uu数据初始化数据初始化uu真空度判定子程序真空度判定子程序uu通讯处理程序库的调用通讯处理程序库的调用真空加热炉电控系统 n n真

26、空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第二步：触摸屏的组态第二步：触摸屏的组态界面尽可能简洁界面尽可能简洁主界面要反映最有用的信息主界面要反映最有用的信息真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 编写程序、设计组态第二步：触摸屏的组态第二步：触摸屏的组态真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 整个系统的调试改进1.1.0808年增加了硬件联锁保护年增加了硬件联锁保护2.2.0909年更改报警处理电路，降低成本，延长器件寿命年更改报警处理电路，降低成本，延长器件寿命3.3.1010年柜门上增加程控器远程复位年柜门上增加程控器远程复位4.4.1111年推出长庆油田使用的一体化控制系统年推出长庆油田使用的一体化控制系统5.5.1111年底推出铁人年底推出铁人IIII型真空加热炉控制柜型真空加热炉控制柜主打功能：主打功能：1.1.真空度判定真空度判定2.2.通讯能力通讯能力3.3.不点火原因指示不点火原因指示4.4.一键做真空一键做真空真空加热炉电控系统 n n真空加热炉控制系统设计流程真空加热炉控制系统设计流程 后续工作1.1.厂内试验台2.2.检验规程3.3.用户手册4.4.培训5.5.现场服务