PLC與工控機應(yīng)用分析

 

　　1 系統(tǒng)組成

　　某電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)備具有良好的可控性，利用PLC和工業(yè)控制計算機對其進行實時監(jiān)控管理，系統(tǒng)基本組成如圖1所示。

　　采用3臺西門子公司的SIMATICS5—115U可編程序控制器控制現(xiàn)場的一次設(shè)備，程控系統(tǒng)分為3套，依次為#1補給水處理單元、#2補給水處理單元、#3凝結(jié)水處理單元。

　　操作員站選用兩臺研華586工控機，軟件開發(fā)平臺選用美國Intellution公司的FIX5.5組態(tài)軟件。FIX5.5是一種能完成數(shù)據(jù)采集及控制、報警、圖形數(shù)據(jù)顯示等功能的完整工業(yè)自動化軟件，該版本在WINDOWS或WINDOWSNT環(huán)境下運行，采用了圖形用戶界面，相應(yīng)其內(nèi)部的圖形處理是基于第三代圖形技術(shù)。

　　數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)采用SINECL2網(wǎng)，它把SIMATIC系列可編程序控制器以及工控機連成網(wǎng)絡(luò)。SNECL2是令牌總線網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是雙絞線或光纜。每個節(jié)點通過總線連接器連到總線網(wǎng)上，在本系統(tǒng)中，三臺PLC之間以及與兩臺工控機之間都實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通訊。

　　該方案配置體現(xiàn)了分散控制系統(tǒng)的優(yōu)點，即控制功能分散，操作管理集中。控制功能分散意味著系統(tǒng)實時響應(yīng)快和系統(tǒng)危險分散，操作管理集中便于集中管理，方案配置還具有冗余特性。

　　2 PLC及其程序設(shè)計

　　2.1  SIMATICS5-115U硬件組成及編程概要

　　可編程序控制器SIMATICS5-115U采用標(biāo)準的模塊式結(jié)構(gòu)，電源、CPU、各種I/O模件都插在一塊母板上，并可以根據(jù)不同的I/O點數(shù)增加擴展母板，輸入、輸出模件和存儲器的精細分級，使得這種裝置具有較強的配置適應(yīng)能力；通過通訊處理器和局部網(wǎng)，可方便地實現(xiàn)PLC之間及與計算機的通訊。

　　SIMATICS5-115U的編程語言是STEP5，有3種表達方法，即控制系統(tǒng)流程圖CSF，梯形圖LAD和語句表STL.其中語句表STL最接近于機器內(nèi)部的控制程序，功能也比前兩種方法豐富得多，因此在本系統(tǒng)實際編程應(yīng)用中全部采用語句表STL.

　　STEP5的最大特點是采用了結(jié)構(gòu)化編程方法，并提供大量標(biāo)準功能塊如乘法功能塊FB242、通訊功能塊FB244等，使得編程工作大大簡化，而且所編程序條理清晰，易于讀懂、修改和測試，這一優(yōu)點尤其在編制大型復(fù)雜程序時更能顯現(xiàn)出來。

　　要完成復(fù)雜任務(wù)，可以把整個程序分成一個個獨立的程序塊，STEP5有5種塊類型，即組織塊(OB)、程序塊(PB)、順序塊(SB)、功能塊(FB)和數(shù)據(jù)塊(DB)，其中組織塊(OB)用以管理用戶程序，形成了操作系統(tǒng)和控制程序之間的接口，所有其它類型塊在此被調(diào)用執(zhí)行。功能塊(FB)用于實現(xiàn)反復(fù)調(diào)用或者特別復(fù)雜的程序功能，這些功能塊可以是系統(tǒng)以標(biāo)準功能塊的形式提供的，也可以由用戶自己編制。例如標(biāo)準功能塊FB242就可以實現(xiàn)16位二進制乘法功能、FB244可以實現(xiàn)CPU與通訊處理器之間的數(shù)據(jù)傳送，用到這些功能時可以直接調(diào)用這些功能塊。

　　2.2  SIMATICS5-115U大型程序的設(shè)計

　　以本系統(tǒng)#1補給水處理單元的控制程序為例，在組織塊OB1內(nèi)主要有下面幾條語句，完成各功能塊的無條件調(diào)用。

　　JUFB1(定義PLC1向兩臺工控機傳送的數(shù)據(jù))

　　JUFB2(定義兩臺工控機向PLC1傳送的數(shù)據(jù))

　　JUFB231(完成PLC1與兩臺工控機之間通訊的基本設(shè)置)

　　JUFB232(完成PLC1與PLC2、PLC3之間通訊的基本設(shè)置)

　　JUFB4(實現(xiàn)自動控制及無擾切換功能)

　　JUFB3(氣動門及電動門控制)

　　JUFB10(實現(xiàn)模擬量處理功能)

　　JUFB11(報警處理)

　　在FB1、FB2內(nèi)主要將需要通訊的數(shù)據(jù)分別寫入某數(shù)據(jù)塊如DB10的相應(yīng)位，由此才能與通訊處理器中的變量取得一致。在FB231中調(diào)用兩個STEP5本身提供的標(biāo)準功能塊FB244(發(fā)送數(shù)據(jù))、FB245(接收數(shù)據(jù))，再根據(jù)通訊處理器填寫一些必要的參數(shù)如接口、作業(yè)號等，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能。在FB232內(nèi)按照通訊處理器分配的數(shù)據(jù)位，定義3臺PLC之間需要傳送的數(shù)據(jù)。在FB4內(nèi)根據(jù)生產(chǎn)工藝流程要求及操作規(guī)范，充分利用其它功能塊及I/O模塊傳送的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制及無擾切換功能；針對多個被控對象相似的特點，分別編制了幾個有代表性的功能塊FB20、FB30、FB40，例如在FB4內(nèi)多次調(diào)用了FB20以便解決PLC內(nèi)某程序步時間和工控機畫面顯示時間保持一致的問題，而且FB20內(nèi)又調(diào)用了乘法功能塊FB244.FB3根據(jù)FB4發(fā)出的自動程序步指令去控制氣動門、電動門及泵等現(xiàn)場設(shè)備。FB10負責(zé)所有模擬量的處理，在此調(diào)用了開方功能塊FB5.FB11根據(jù)FB10轉(zhuǎn)換出來的數(shù)據(jù)，對模擬量進行報警處理，在此一定要注意模擬量和PLC內(nèi)部數(shù)字量的對應(yīng)關(guān)系，以保證模擬量顯示和報警的準確性。