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西门子可编程控制器在控制中的应用
发布时间:2022-01-11        浏览次数:35        返回列表
  可编程控制器在控制中的应用
、PLC与工业控制计算机(IPC)和集散控制系统(DCS)的比较           (西门子S7-1200系列PLC)

PLC是由继电器逻辑系统发展而来,主要用在离散制造、工序控制,初期主要是代替继电器控制系统,侧重于开关量顺序控制方面。
近年来随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术和通信技术等的发展,PLC在技术和功能上发生了飞跃。在初期逻辑运算的基础上,增加了数值运算、闭环调节等功能,增加了模拟量和PID调节等功能模块;运算速度提高,CPU的能力赶上了工业控制计算机;通信能力的提高发展了多种局部总线和网络(LAN),因而也可构成为一个集散系统。特别是个人计算机也被吸收到PLC系统中。
PLC在过程控制的发展将是一智能变送器和现场总线,暨向下拓展功能,开放总线。

2、区别点

由于PLC和计算机属于两类产品,经过几十年的发展都形成了自身的装置特点和软件工具。实际上的区别继续存在。
PLC用编程器或计算机编程,编程语言是梯形图、功能块图、顺序功能表图和指令表等。集散系统自身或用计算机结构形成组态构成开发系统环境。
6ED1052-1MD08-0BA0特别提出的是与STD总线工控机的区别,无论从维修、安装和模件功能都很相似。PLC更适用于黑模式下运行,但在线运行时若要进行较大的程序修改,其能力略逊于STD工控机,但是从开关量控制而言,PLC的性能优于STD工控机。
总的来说,在选择控制器时,首先要从工程要求、现场环境和经济性等方面考虑。没有什么控制器***完善,也没有哪种产品***差,只能说选择更适用的产品。

3、相同点

在微电子技术发展的背景下,从硬件的角度来看,PLC、工业计算机、集散系统(DCS)之间的差别正在缩小,都将由类似的一些微电子元件、微处理器、大容量半导体存储器和I/O模件组成。编程方面也有很多相同点。

4、增长趋势比较(见表)

表 1995年四类控制产品的初步统计

名次

产品类别

销售额(美元)

增长率/%

1

PLC

39亿(不包括软件)
50亿(包括软件)

15.9

2

PID

29亿

14.2

3

DCS

28亿

5.7

4

个人计算机

15亿

14.9

控制软件

7.8亿

15.1

PLC自问世以来,经过20多年的发展,在美国、欧洲、日本等工业发达***已成为重要产业,1987年世界PLC的销售额为25亿美元,此后每年以20%左右的速度递增。进入90年代以来,世界PLC的年平均销售额在55亿美元以上,其中我国约占1%。当前,PLC在国际市场上已成为***受欢迎的工业控制畅销产品,用PLC设计自动控制系统已成为世界潮流。

二、PLC的综合经济分析

综上所述,在恶劣环境中,使用PLC控制机构设备,生产流水线和生产过程的自动控制将越来越广泛。但是,这种新型控制装置在推广使用中尚有一些问题困扰着用户,主要集中在两个方面,一是可靠性问题,二是价格问题。
当然,用新型控制装置实现老设备改造与生产过程自动化,提高劳动生产率,改善企业管理,这是提高企业经济效益的必要措施,但如何正确处理这种关系,本文提供一些数据资料作为用户参考。

1、可靠性问题

据有关资料提供数据表明:国外一般中小型PLC,如日立、西门子、IPM,平均无故障时间高达10万h。即使大型PLC平均无故障时间也在4~5万h之间。因此,制造厂商认为可靠性已不存在问题。就可靠性而言,继电接触器是望尘莫及的。所以,对于日立、西门子、IPM等产品资料中可靠性不再是一项技术指标。

2、PLC的经济综合分析

对PLC的经济分析,应从以下几方面考虑:

(1)从影响成本的各个因素综合考虑 从目前生产设备控制装置来说,有三种类型:①继电器控制。②半导体器件控制。③PLC控制。
价格仅是选择PLC***的一个因素,而可靠性是选择时需要考虑的又一个因素。

(2)从设计、生产周期长短考虑 不论是老设备改造,还是设计新的生产机械设备,毫无疑问,生产、设计周期越短越好,甚至希望边设计、边安装、边调试和边生产,特别是产品更新换代,生产工艺改造,不需改动现有生产设备及其外部接线,就能马上组织生产,这不仅节约了劳动力,而且新产品能尽快投入市场。这无疑给企业增加了活力,提高了经济效益。如果把这些要求得以实现,继电器或半导体都不能满足,而PLC则完全可以实现。这是因为若用PLC不必改动外部设备接线,只要在软件上作文章就可以了。也就是说只要改变梯形图,按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可。这既经济又简捷,可以达到事半功倍的目的。
5.5P众所周知,目前我国75%的生产机械设备,都是采用继电器控制,除了可靠性差外,设计程序也很繁杂。从方案的确立到技术条件的设计以及施工的设计,图面的工作量很大,这势必造成设计周期长。而采用PLC控制可以大大缩短设计周期,甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入,或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求,重新编写程序并把它存储在EEPROM模块中去,需要加工哪个产品的程序,操作人员可以随时调用,这既方便、简单又可保密。开发这种软件对优化生产过程,提高产品数量和质量,提高劳动生产率,非常具有实际意义。仅此一点也深受生产及设计者的欢迎。

三、PLC***新发展状态及趋势

现代PLC的发展有两个主要趋势:其一是向体积更小、速度更快、功能更强和价格更低的微小型方面发展;其二是向大型网络化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面发展。

(1)多功能 随着自调整、步进电机控制、位置控制、伺服控制等模块的出现,使PLC控制领域更加宽广。
如西门子公司早在80年代就研制出了多回路闭环控制模块、步进电机控制模块、仿真模块和通信处理模块等。在1995年西门子又成功地开发出了S7200、S7300系列,它具有TD 200和COROS OPS操作模板(OPS)为用户提供了方便人机界面,用户程序三级口令保护,极强的计算性能,完善的指令集,MPI接口和通过工业现场总线PROFIBUS以及以太网联网的网络能力,强劲的内部集成功能,全面的故障诊断功能;模块式结构可用于各处性能的扩展,脉冲输出晶闸管步进电机和直流电机;快速的指令处理大大缩短了循环周期,并采用了高速计数器,高速中断处理可以分别响应过程事件,大幅度降低了成本。
       (2)大型网络化 主要是朝DCS方向发展,使其具有DCS系统的一些功能。网络化和通信能力强是PLC发展的一个重要方面,向下可将多个PLC、I/O框架相连;向上与工业计算机、以太网、MAP网等相连构成整个工厂的自动化控制系统。

(3)高可靠性 由于控制系统的可靠性日益受到人们的重视,一些公司已将自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛应用到现有产品中,推出了高可靠性的冗余系统,并采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。S7400 PLC即使在恶劣、不稳定的工作环境下,坚固、全密封的模板依然可正常工作,在操作运行过程中模板还可热插拔。

(本文摘自网络)

 

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