DCS自动化系统PLC组态编程设计培训.ppt
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1、冀东水泥自动化系统设计指南2013年1月河北省建筑材料工业设计研究院第一部分:水泥厂DCS系统介绍自动化系统现场站 根据以上生产工艺,自动化系统现场站可分为:根据以上生产工艺,自动化系统现场站可分为:石灰石破碎及输送现场站(A)原料调配现场站(B)原料粉磨及废气处理现场站(C)烧成窑尾、窑中、煤粉制备现场站(D)窑头及熟料存储现场站(E)水泥粉磨现场站(F)水泥散装及包装现场站(G)一般情况,石灰石破碎车间距离厂区较远,可单独设立操作站控制室LCR。其它现场站的操作全部位于中央控制室CCR。设计内容自动化系统拓卜结构系统硬件设计系统软件设计自动化系统现场调试自动化系统拓卜结构根据工艺总图中电气
2、室的分布情况确定PLC现场站、PLC远程站、现场操作站及中央操作站的数量。根据PLC现场站、PLC远程站的分布情况确定各站之间的网络通讯介质。自动化系统网络分为三层:自动化系统网络分为三层:操作终端总线-星型工业以太网(EtherNet)系统总线-环型工业以太网(EtherNet)现场总线-控制网(ControlNet)网络通讯介质选择的一般原则:网络通讯介质选择的一般原则:同一建筑物内部选用铜材的通讯电缆 双绞线、同轴电缆等 不同建筑物之间选用通讯光缆系统总线级网络设计有远程诊断接口设备,接入电话网络,实现远程诊断功能。自动化系统拓卜结构通讯设备的选择:现场总线网络设备 ControlNet
3、通讯模块1756-CNB(R)ControlNet中继模块1786-RPA ControlNet光纤模块1786-RPFM 通讯介质:同轴电缆、多模光缆系统总线网络设备 EtherNet通讯模块1756-ENBT 网管功能交换机:2光口,多电口,支持环网冗余功能。通讯介质:多模光缆、超5类屏蔽双绞线 如:MOXA EDS-405A-MM-ST终端总线网络设备 网管功能交换机:多电口 通讯介质:超5类屏蔽双绞线 如:MOXA EDS-518A自动化系统拓卜结构服务器及操作站的选择:石灰石破碎及输送 主机2台 显示器2台 水泥包装 主机2台 显示器2台 位于现场操作站,选用台式机。原料粉磨及废气处
4、理 主机1台 显示器2台烧成窑尾、窑中、窑头及熟料存储 主机1台 显示器2台煤粉制备 主机1台 显示器2台水泥粉磨 主机1台 显示器2台备用 主机1台 显示器2台化验室 主机1台 显示器1台工程师站 主机1台 显示器2台服务器 主机2台中央控制室的主机全部选用机架安装形式,位于计算机柜内。主机网卡选用独立千兆以太网卡;其中服务器为双网卡。自动化系统拓卜结构根据各PLC现场站、PLC远程站、现场操作站及中央操作站的分布情况确定站与站之间通讯电缆及通讯光缆的走向,在总电缆沟图中绘制出通讯线缆走向,列出管线表。确定通讯线缆走向的一般原则:确定通讯线缆走向的一般原则:各类通讯电缆、光缆尽量走最短路径
5、系统总线的环型工业以太网光缆尽量走不同路径 现场总线的ControlNet双网同轴电缆、光缆尽量走不同路径 各类通讯电缆、光缆尽量走不同的桥架,无桥架处要穿管保护各类通讯电缆、光缆在电缆沟内要放在最底层,与其它动力、控制线缆分开铺设系统硬件现场站PLC采用ControlLogix1756系列产品:机架 1756-A17CPU模板 1756-L61,2M内存以太网模板 1756-ENBT,ControlNet模板 1756-CNBR,DI模板 1756-IM16I,DO模板 1756-OB16E,采用端子式中间继电器AI模板 1756-IF16,16路单端输入,4-20mAAO模板 1756-O
6、F8,4-20mA电源模块 1756-P72MOXA交换机 EDS-408A-MM-ST 或EDS-408A-MM-ST-T(-4080)系统硬件一、自动化系统现场站LCS可分为:石灰石破碎及输送现场站(a)原料处理现场站(b)原料粉磨及废气处理现场站(c)烧成窑尾、窑中、煤粉制备现场站(d)窑头及熟料存储现场站(e)水泥粉磨现场站(f)水泥散装及包装现场站(g)二、操作站可分为:中央控制室:CCR计算机室:CR工程师站:ER化验室:LR石灰石破碎操作站控制室LCR。其它现场站的操作全部位于中央控制室CCR。系统软件一、软件配置一、软件配置下位编程软件:RSLogix5000 17.0以上;通
7、讯软件:RSLinx 2.5以上;网络组态软件:RSNetWorx for ControlNet 8.0以上;RSNetWorx for EtherNet8.0以上;上位组态软件:RSVIEW STUDIO FOR RSVIEW ENTERPRISE 1套RSVIEW SE SERVER 250 W/LINX ENTERPRISE 2套RSVIEW SE STATION 25 DISPLAY 2套RSVIEW SE CLIENT 7套服务器操作系统:Microsoft Windows Server2003 R2标准版。客户端操作系统:Microsoft Windows XP,中文标准版 SP2
8、。硬盘分三个区:工程师站操作系统:Microsoft Windows XP,中文标准版 SP2。硬盘分三个区:系统软件二、下位程序设计现场站PLC编程软件采用RSLogix5000,要求在17.0以上版本,从16.0以上版本开始用户可以自定义功能块AOI,使得程序设计更加方便简捷,使得程序更加直观易懂。这些控制功能块适合现场优先的控制方式,主要有:单向电动机块M1,双向电动机块M2,无开度反馈的挡板块K1,有开度反馈的挡板块K2,气动阀块V,联锁块IL,组控制块G1、G2,路由控制块R,开关量报警模块AL1,模拟量测量报警模块AL2。定量给料机控制模块M1_Feeder系统软件三、上位软件设计
9、说明 上位组态软件采用RSViewSe5.0以上版本。1、主操作界面主要有:原料准备画面原料粉磨画面废气处理画面生料均化画面烧成窑尾及窑中画面烧成窑头及熟料输送画面水泥配料画面水泥粉磨画面水泥存储及包装画面报警查询画面化验室配料画面历史趋势模板 2、操作员面板有:组启动面板_G单向电机操作面板_M1双向电机操作面板_M2挡板操作面板_K1有开度反馈挡板操作面板_K2气动阀门操作面板_V路由选择操作面板_R配料操作面板Set_peiliao联锁显示面板_IL及联锁组态面板_IL_configFTV SEUser Interlocks InputOutputCommandsStatus第二部分:C
10、ontrolLogix系统编程 Logix5000使用流程控制器及模块安装创建工程I/O组态添加本地模块添加远程模块创建标签利用别名标签记录I/O输入逻辑下载工程1756-L61CPU模块可插在任意一个槽中。1756-CNB 模块1756-ENBT 模块1756-IB16模块1756-OB16D模块1756-DNB 模块1756-L61CPU模块介绍运行强制电池I/ORS232运行/调试/编程三档旋转开关1756-L61CPU模块介绍RS232 编程口电池1756-CNB模块介绍网络数据通道,接1786-CP电缆,接入PCMCIA卡BNC接头模块状态数字显示该模块可将PLC接入控制网中。175
11、6-ENBT模块介绍RJ45接头 模块状态数字显示IP地址(相关设置在RSLinx中介绍)网络状态指示该模块可将PLC接入以太网中,电脑可通过以太网直接对PLC编程调试。1756-IB16模块介绍各输入点状态显示IN-0IN-2IN-4IN-6GND-0IN-8IN-10IN-12IN-14GND-1IN-1IN-3IN-5IN-7GND-0IN-9IN-11IN-13IN-15GND-1输入24V直流信号1756-OB16D模块介绍各输出点状态显示OUT-0OUT-1OUT-2OUT-3OUT-4OUT-5OUT-6OUT-7OUT-8OUT-9OUT-10OUT-11OUT-12OUT-1
12、3OUT-14OUT-15Not UsedNot Used+DC-0+DC-0+DC-0+DC-0+DC-0+DC-0+DC-0 GND-0+DC-1+DC-1+DC-1+DC-1+DC-1+DC-1+DC-1 GND-1GND-1Not Used接入24V直流信号输出24V直流信号1756-DNB模块介绍 在典型配置中,该模块充当DeviceNet设备与Logix5000控制器之间的接口。模块状态数字显示:可选固件号、波特率、MAC地址等。新建New控制器型号控制器版本工程文件名机架型号CPU槽号工程文件夹控制器项目管理器控制器项目管理器控制器任务数据类型I/O配置运动控制趋势I/O组态_添
13、加本地模块1、右击I/O配置2、单击 “新增模块”添加ControlNet模块1、选择模块型号2、输入模块名称3、模块节点号(模块自带拨盘开关设定)4、模块槽号5、其余保留默认值,单击完成添加ControlNet模块增加EtherNet/IP模块1、选择模块型号2、输入模块名称3、模块IP地址4、模块槽号5、其余保留默认值,单击完成增加EtherNet/IP模块添加DC INPUT模块1、选择模块型号2、输入模块名称3、模块槽号4、其余保留默认值,单击完成添加DC INPUT模块添加DC OUTPUT模块1、选择模块型号2、输入模块名称3、模块槽号4、其余保留默认值,单击完成添加DC OUTP
14、UT模块I/O组态_添加远程模块1、右击本地通讯模块2、单击 “新增模块”添加远程通讯模块1、选择模块型号2、输入模块名称3、模块节点号4、模块槽号5、其余保留默认值,单击完成添加远程通讯模块添加远程I/O模块1、右击远程通讯模块2、单击 “新增模块”1、选择模块型号添加远程I/O模块添加远程I/O模块2、输入模块名称3、模块槽号4、其余保留默认值,单击完成I/O组态后,系统自动分配Tags如下:I/O数据标签名别名数据类型显示类型常用数据类型BOOL1位布尔型(0=off 1=on)SINT1字节8位整数(-128127)INT 2字节16位整型(-3276832767)DINT4字节32位
15、整型,速度快(双精度整数)REAL实数,标准浮点运行,速度慢如:定义一个SINT数A,自动生成A.0-A.7共8个布尔量45 基本数据内存占用基本数据内存占用创建标签1.输入标签名2.选择数据类型创建标签_选择数据类型计时器可设置数组创建标签_定时器数据结构完成位创建别名标签1.输入标签名2.在列表中选择数据结构体创建别名标签_选择I/O专用标签选择数据字或选择数据位创建别名标签插在第3槽输入模块第1位通过CNB2控制网模块连接的远程I/O,插在第1槽输入模块常用标签I/O别名标签信息读写标签定时器标签数组,用于读取系统时间双整型,速度快,自动生成32位布尔量标签结构一致 ProducerDa
16、taConsumerDINTDINTBOOLTIMERTIMERBOOL DINTDINTProducerDataConsumerDINTDINTBOOLTIMERDINTDINTBOOLTIMER输入逻辑创建任务时自动生成主任务MainTask主程序MainProgram主例程MainRoutine其中主程序采用轮循方式执行其它程序采用中断方式 PLC的编程方法与编程语言的编程方法与编程语言1、最常用的编程模式,由梯级组成的程序结构。完成程序时序控制的程序编辑;2、将工作流程细化到步,用SFC来编辑步的执行顺序和结构,每步都是执行代码的组成;3、采取ASCII代码编写程序,通常用于复杂或特殊
17、要求的运算,这些可能用梯形图的指令难以完成;4、组态过程控制,引入DCS仪表控制的组态方式,由功能块之间的连接建立程序结构。创建程序文件创建程序文件(1)任务任务 (TaskTask)每一个项目(或控制器)最多可以定义32个任务。程序(程序(Program)Program)每个任务下最多可定义32个程序,每个程序拥有自己独立的数据区域和多个子程序。子程序(子程序(RoutineRoutine)是真正的执行程序,可定义的个数由控制器的内存决定。程序文件程序文件创建程序文件创建程序文件(2)连续型任务连续型任务 指的是周而复始连续执行的任务,一个项目只允许定义1个。周期型任务周期型任务 指的是定时
18、中断执行的逻辑程序,周期性的执行任务,须定义周期时间,要设定优先级别,最多可以定义31个。事件触发型任务事件触发型任务 指的是事件触发引起的任务调用,事件触发可以是外部输入点变化引起(如同PLC5/SLC),也可以由Consuned Tag引起或直接指令调用引起,还可以由运动控制状态引起,要设定优先级别,最多可以定义31个。任务的三种类型任务的三种类型任务决定了执行的顺序创建程序文件创建程序文件(3)中断级别低的任务将被中断级别高的任务中断,中断优先级别共有15个(序号1-15),序号越低中断优先级别越高。连续型任务是连续不断执行的逻辑程序,可以被任何周期中断任务或事件中断任务中断,也可以认为
19、是中断级别最低的任务。软件控制器只有三个优先级别用于周期中断任务和三个优先级别用于事件中断任务中断优先级别中断优先级别创建程序文件创建程序文件(4)任务是执行顺序的安排每个任务执行完毕,会将执行的结果送到输出数据区域。如果在任务特性组态中不特意取消的话。被屏蔽的任务仍然在从程序转入运行或测试时进行预扫描。看门狗(Watchdog)监视周期任务和事件中断任务的执行,如果超时,则主要故障发生。周期任务的执行周期必须大于它的执行时间,如果控制器探测到周期任务的触发,而该任务正在执行,则主要故障发生。特别说明特别说明创建程序文件创建程序文件(5)例子例子某个项目中有1个事件触发型任务、1个周期型任务和
20、1个连续型任务,它们的中断级别和执行时间如下图所示:创建程序文件创建程序文件(6)例子例子 所有的周期型任务和事件触发型任务都可以中断连续型任务。高优先权任务中断所有的低优先权任务。高优先权任务可多次中断低优先权任务。同等级优先权的任务同时触发时各轮流执行1ms,交互进行。当连续型任务完成全部扫描时,立即重新开始新的一轮扫描。创建程序文件创建程序文件(7)程序程序程序是任务下的组织结构,由一个数据库和多个子程序组成。每个程序都拥有一个独立的数据库,在这个数据库建立的数据标签只能被本程序内的子程序引用,且都是内部数据,每个程序中必须指定一个子程序为主控程序,作为本程序运行的启动程序 每个程序中还
21、可以指定一个故障处理子程序,以解决本程序内任何子程序运行时而引起的故障。其余的子程序均由主控程序中的调子程序指令(JSR)调用。未预定程序(Unscheduled Programs)中存放备用或暂不运行的程序,会下载到控制器中,但不会执行。程序是一个完整的结构,它等同于一个传统的处理器。程序是一个完整的结构,它等同于一个传统的处理器。创建程序文件创建程序文件(8)故障和上电管理程序故障和上电管理程序故障管理程序故障管理程序 当控制器发生主要故障而引起停机之前调用的程序,一般情况下,用于编写有序的停车和可恢复故障的消除。上电管理程序上电管理程序 只有在控制器处在RUN状态下,上电时才执行一次,可
22、用于上电时初始化的一些操作。创建程序文件创建程序文件(9)删除子程序、程序和任务删除子程序、程序和任务删除要按照如下的顺序进行:l删除子程序的所有的执行代码l选定子程序并删除它们l删除程序区域的所有的标签l选定程序并删除它们l最后删除任务控制器与本地控制器与本地I/O模块的通讯模块的通讯(1)术语解释Multicast:多点传送多点传送 同时向所有的站点或模块发送数据,这是物理信号的实施过程。Producer/Consumer Model:生产者生产者/用户方式用户方式 一种通讯模式,生产者产生的数据能被多个消费者接受,从而得到数据共享。这是因为基于多点传送方式,站点能同时接收信息而得以实现的
23、通讯模式。Local:本地本地 项目中运行的I/O点与控制器在同一框架中,通过框架背板传送数据。Remote:远程远程 项目中运行的I/O点与控制器不在同一框架,通过通讯网络来传送数据,其传送速度受到网络的制约。控制器与本地控制器与本地I/O模块的通讯模块的通讯(2)数字量模块性能 数字量 I/O模块:Producer/Consumer 的多点传送方式。RIUP 带电拔插 在框架不关闭电源时,可将模块从框架上拔离或插入。模块级别的故障报告和现场方面的诊断信息。隔离、非隔离或诊断的选择。电子保险。8,16,和32 点的选择。时间标记数据。电子识别。控制器与本地控制器与本地I/O模块的通讯模块的通
24、讯(3)模拟量模块性能 模拟量 I/O模块:Producer/Consumer 的多点传送方式RIUP 带电拔插 在框架不关闭电源时,可将模块从框架上拔离或插入。在模块中设置工程定标报警和限幅诊断带有时间下标的数据32 位浮点或 16 位输入和 13-16 位输出整数数据格式,取决于模块。电子识别控制器与本地控制器与本地I/O模块的通讯模块的通讯(4)1756模块产品编号识别1756-O B 16 D后缀后缀 (诊断、电子保险诊断、电子保险,、隔离、电压、隔离、电压、电流、等等。电流、等等。)点数或通道数点数或通道数A 表示表示 AC,B 表示表示 DC,F 快速响应的模拟量快速响应的模拟量I
25、 或或 O 表示输入或输出模块表示输入或输出模块模模块槽号槽号 RSLogix 5000 Software I/O Configuration控制器与本地控制器与本地I/O模块的通讯模块的通讯(5)数组I/O 模块产品编号后缀的识别:后缀后缀含义含义解释解释 D 诊断提供每一个点的诊断信息 E 电子保险具有内部电子保险防止模块回路过流 I 隔离具有隔离的输入回路或输出回路 V 电压用于电压信号的模块 C 电流用于电流信号的模块控制器与本地控制器与本地I/O模块的通讯模块的通讯(6)传统的传统的I/O模块和模块和1756I/O模块的比较模块的比较传统的传统的 I/O 模块模块1756-I/O 模
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