设计一个PLC控制系统以下七个步骤(精).doc

(word完整版)设计一个PLC控制系统以下七个步骤(精)
设计一个PLC控制系统以下七个步骤
1. 系统设计与设备选型
　　 a. 分析你所控制的设备或系统。PLC最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。
　　 b。 判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求。（选型要求）
　　 c。 判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度,分析内存容量是否够。
　　 2。 I/O赋值（分配输入输出）
　　 a。 将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值，与PLC的输入编号相对应。（列表）
　　 b。 将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值，与PLC的输出编号相对应.（列表）
　　 3。 设计控制原理图
　　 a。 设计出较完整的控制草图.
　　 b. 编写你的控制程序.
　　 c. 在达到你的控制目的的前提下尽量简化程序。
　　 4。 程序写入PLC
　　 将你的程序写入可编程控制器。
　　 5。 编辑调试修改你的程序
　　 a。程序查错（逻辑及语法检查）
　　 b。在局部插入END，分段调试程序。
　　 c。整体运行调试
　　 6. 监视运行情况
　　 在监视方式下，监视一下你的控制程序的每个动作是否正确。如不正确返回步骤5，如果正确则作第七步。
　　 7。 运行程序（千万别忘记备份你的程序)首先，DCS和PLC 之间有什么不同？
　　1、从发展的方面来说：
　　DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此，DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制，比如我们使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系统甚至没有PID数量的限制（PID，比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控制的标准算法，通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量）。
　　PLC从传统的继电器回路发展而来,最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力，因此,PLC从开始就强调的是逻辑运算能力.
　　2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说：
　　市场上控制类产品繁多,无论DCS还是PLC，均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说,一般没有或很少有扩展的需求，因为PLC系统一般针对于设备来使用.一般来讲，PLC也很少有兼容性的要求,比如两个或以上的系统要求资源共享,对PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网络结构，比如西门子的MPI总线性网络,甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。
　　DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系,但大部分的DCS系统,比如横河YOKOGAWA 
、霍尼维尔、ABB等等，虽说系统内部(过程级）的通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络，采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中，控制器、计算机均作为一个节点存在,只要网络到达的地方，就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外，基于windows系统的OPC、DDE等开放协议，各系统也可很方便的通讯，以实现资源共享。
　　3、从数据库来说：
　　DCS一般都提供统一的数据库.换句话说，在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中，就可在任何情况下引用,比如在组态软件中,在监控软件中,在趋势图中，在报表中……而PLC系统的数据库通常都不是统一的，组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7 400要到了414以上才称为DCS？因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库，而PCS7要求控制器起码到S7 414—3以上的型号。
　　4、从时间调度上来说：
　　PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行.PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。（现在一些新型PLC有所改进，不过对任务周期的数量还是有限制）而DCS可以设定任务周期。比如，快速任务等。同样是传感器的采样，压力传感器的变化时间很短，我们可以用200ms的任务周期采样，而温度传感器的滞后时间很大,我们可以用2s的任务周期采样。这样,DCS可以合理的调度控制器的资源.
　　5、从网络结构发面来说：
　　一般来讲,DCS惯常使用两层网络结构,一层为过程级网络，大部分DCS使用自己的总线协议，比如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等，这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。现场IO模块，特别是模拟量的采样数据（机器代码，213/扫描周期）十分庞大，同时现场干扰因素较多，因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS485串口异步通讯方式的总线结构,符合现场通讯的要求。
　　IO的采样数据经CPU转换后变为整形数据或实形数据，在操作级网络(第二层网络）上传输。因此操作级网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准，同时因操作级网络一般布置在控制室内，对抗干扰的要求相对较低.因此采用标准以太网是最佳选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议，一般我们采用100Mbit/s的通讯速度。
　　PLC系统的工作任务相对简单，因此需要传输的数据量一般不会太大，所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起，要不过程级网络简化成模件之间的内部连接.PLC不会或很少使用以太网。
　　6、从应用对象的规模上来说：
　　PLC一般应用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁，而大型的应用一般都是DCS。当然，这个概念不太准确，但很直观，习惯上我们把大于600点的系统称为DCS，小于这个规模叫做PLC。我们的热泵及QCS、横向产品配套的控制系统一般就是称为PLC。
　　说了这么多PLC与DCS的区别,但我们应该认识到，PLC与DCS发展到今天，事实上都在向彼此靠拢，严格的说，现在的PLC与DCS已经不能一刀切开,很多时候之间的概念已经模糊了.现在，我们来讨论一下彼此的相同（似）之处。
　　1、从功能来说:
　　PLC已经具备了模拟量的控制功能，有的PLC系统模拟量处理能力甚至还相当强大，比如横河FA—MA3、西门子的S7 400、ABB 的Control Logix 和施耐德的Quantum系统.而DCS也具备相当强劲的逻辑处理能力,比如我们在CS3000上实现了一切我们可能使用的工艺联锁和设备的联动启停.
　　2、从系统结构来说：
　　PLC与DCS的基本结构是一样的。PLC发展到今天,已经全面移植到计算机系统控制上了，传统的编程器早就被淘汰。小型应用的PLC一般使用触摸屏，大规模应用的PLC全面使用计算机系统。和DCS一样，控制器与IO站使用现场总线（一般都是基于RS485或RS232异步串口通讯协议的总线方式)，控制器与计算机之间如果没有扩展的要求，也就是说只使用一台计算机的情况下，也会使用这个总线通讯.但如果有不止一台的计算机使用,系统结构就会和DCS一样,上位机平台使用以太网结构。这是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。 
　　3、PLC和DCS的发展方向:
　　小型化的PLC将向更专业化的使用角度发展，比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC与DCS的界线逐步淡化,直至完全融和。
　　DCS将向FCS的方向继续发展。FCS的核心除了控 
制系统更加分散化以外，特别重要的是仪表.FCS在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信号采集和提供人机界面以及逻辑控制，整个模拟量的控制分散到现场仪表,仪表与控制系统之间无需传统电缆连接，使用现场总线连接整个仪表系统。（目前国内有横河在中海壳牌石化项目中用到了FCS,仪表级采用的是智能化仪表例如：EJX等,具备世界最先进的控制水准）。
　　○如何正确对待PLC和DCS？
　　我个人从不强调PLC和DCS之间孰优孰劣，我把它们使用了一个新名词"控制类产品”。我们提供给用户的是最适合用户的控制系统。绝大多数用户不会因为想使用一套DCS而去使用DCS,控制类产品必须定位在满足用户的工艺要求的基础之上。其实提出使用DCS还是PLC的用户大抵是从没接触过自控产品或有某种特殊需求的。过分强调这个东东只会陷入口舌之争。
　　从PLC与DCS之间的区别和共同之处我们了解了控制类产品的大抵情况.注意，作为专业人士，我们自己不要为产品下PLC还是DCS的定义，自己的心理上更不能把产品这样来区别对待。
　　从概念上讲，PLC、DCS本来就不是一个逻辑层次上的概念,从名称上就能看出：PLC是以功能命名,DCS是以体系结构命名。PLC就可以组成DCS嘛!当然性能差异还是现实的存在，但要具体看产品和需要。从应用角度来说，简单地以PLC、DCS来区分，往往走入误区。
　　DCS控制系统与PLC控制区别
　　1。 DCS是一种”分散式控制系统",而PLC只是一种(可编程控制器）控制"装置”，两者是”系统”与”装置"的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调，PLC装置只实现本单元所具备的功能.
　　2. 在网络方面,DCS网络是整个系统的中枢神经,和利时公司的MACS系统中的系统网采用的是双冗余的100Mbps的工业以太网,采用的国际标准协议TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好。而PLC因为基本上都为个体工作，其在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符.在网络安全上，PLC没有很好的保护措施。我们采用电源,CPU，网络双冗余.
　　3. DCS整体考虑方案,操作员站都具备工程师站功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制, 协调控制;而单用PLC互相连接构成的系统,其站与站(PLC与PLC）之间的联系则是一种松散连接方式，是做不出协调控制的功能。
　　4. DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。
　　5。 DCS安全性:为保证DCS控制的设备的安全可靠，DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠.PLC所搭接的系统基本没有冗余的概念,就更谈不上冗余控制策略。特别是当其某个PLC单元发生故障时，不得不将整个系统停下来，才能进行更换维护并需重新编程。所以DCS系统要比其安全可靠性上高一个等级.
　　6。 系统软件,对各种工艺控制方案更新是DCS的一项最基本的功能,当某个方案发生变化后，工程师只需要在工程师站上将更改过的方案编译后,执行下装命令就可以了，下装过程是由系统自动完成的，不影响原控制方案运行.系统各种控制软件与算法可以将工艺要求控制对象控制精度提高。而对于PLC构成的系统来说，工作量极其庞大，首先需要确定所要编辑更新的是哪个PLC,然后要用与之对应的编译器进行程序编译,最后再用专用的机器（读写器）专门一对一的将程序传送给这个PLC,在系统调试期间，大量增加调试时间和调试成本,而且极其不利于日后的维护.在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中型控制项目中（500点以上），基本不采用全部由PLC所连接而成的系统的原因。
　　7。 模块：DCS系统所有I/O模块都带有CPU，可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换,故障带电插拔，随机更换。而PLC模块只是简单电气转换单元,没有智能芯片,故障后相应单元全部瘫痪.
　　我们不得不从PLC和DCS的起源谈起：PLC的发展基于制造业的现场控制需求，DCS大发展基于化工行业的连续过程控制和监控.从控制需求分类看，控制系统可分成:顺序控制（PLC的基本功能）、过程控制（DCS）、位置控制(CNC)、传动控制（调速或同步），但从发展的角度来看，这几部分控制方式在渐渐融合。如果非要说出不同来，我认为有如下几点：
　　1、面向对象不同：PLC面向一般工控制领域，通用性强。DCS偏重过程控制，用于化工行业。
2、DCS强调连续过程控制的精度，可实现PID、前馈、串级、多级、模糊、自适应等复杂控制，一般PLC仅具有PID功能，控制精度不如DCS高。
　　3、DCS系统具有功能强大的SCAND软件包，具有配方功能，并针对不同行开发了专家软件（化工工艺参数配置和控制算法）,比PLC应用方便.
　　最后需要说的，现代PLC已经能够完成DCS的绝大部分功能,并能做冗余或热备，模块也可以带电插拔。选用PLC还是DCS关键看你面向的对象是什么。经济、可靠、便捷才是最重要的。