欢迎来到360期刊网
360期刊网
客服电话:4006-587-789 客服在线时间:09:00~22:30(节假日不休息) 客服邮箱:360qikan@vip.163.com
当前位置: 首页 > 论文范文 > 计算机论文 >

简述PLC可编程控制器在北京南站能源站BAS系统中的选型

时间:2018-05-09 14:43来源:未知 作者:360期刊网 点击:

  简述PLC可编程控制器在北京南站能源站BAS系统中的选型

  李国昌

  (中国中铁建工集团北京安装工程有限公司,北京100070)

  摘要:文章通过对北京南站能源站“热、电、冷三联供+污水源热泵+补燃”系统BAS专业二次深化设计的总结,从输入输出( I/O)点数的估算、存储器容量的估算、控制功能的选择、机型的选择等方面,介绍BAS系统PLC应用的要点。

  关键词:PLC;I/O;存储器;控制功能;机型选择

  中图分类号:TU85 文献标识码:A 文章编号:1006-8937( 2010)03-0010-03

  PLC selection in energy station BAS of Beijing Southern Station Project

  LI Guo-chang

  Department, China Railway Construction Rngineering Group

  Beijing 100070, China)

  Abstract: Based on Beijing Southern Station project, experience of BAS specialty deepen design was summarized. And the outline of Programmable Logic Controller applying in energy station BAS, such as measure of memorizer capability,selection of control function and type selection.

  Key words: PLC;I/O; memorizer; control function; type selection

  北京南站自通车以来,能源站经历1年多的运行,进一步验证了PLC可编程控制器在施工过程中二次深化设计选型的重要性。本文应用于能源站BAS系统设计范围,包括地下一层、地面二层及污水泵等设备,系统的监控对象是三联供系统设备,保证各设备按程序按要求协同工作,并根据热、电、冷的负荷情况确定相关设备运行的投入和撤出,其系统图如图1所示。此系统具有分散控制、集中管理(DCS)的特点,其结构主要为3级,即上位机系统(运行编程软件、人机界面)、PLC控制系统(包括发电机组控制器、溴冷机组控制器、热泵机组控制器和相关的过程控制器等)、现场仪表变送器及执行机构等。其中PLC控制器的功能性、可靠性直接决定现场数据能否准确、及时传送至上位机系统,这就要求在施工调试过程中进行二次深化设计,做好PLC系统的应用选型工作。

  1输入输出(I/O)点数的确定

  PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)模块完成的。I/O模块分为开关量输入(DI)、开关量输出(DO)、模拟量输入(AI)、模拟量输出(AO)模块等。I/O点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再增加100/0~ 20%的可扩展余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时,还需根据制造厂商PLC的产品特点,对输入输出点数进行圆整。经过详细统计及估算,最后确定点数。北京南站能源站BAS系统输入输出点数如表1所示。

  在PLC系统应用选型时,首先应确定控制方案,由设计方案和调试数据来确定符合控制方案的PLC应用选型。选型时还应注意PLC及有关设备应是集成的、标准的,易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则选型,PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。工程设计选型和估算时,应详细分析工艺过程的特点、控制要求,明确控制任务和范围确定所需的操作和动作,然后根据控制要求,估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

  表1北京南站能源站BAS系统I/O点数表

  序号 部位       输入输出点数 备注
DI  DO  AI  AO通信口
    1 负一层三联供 130   54   94   0  
    2 一层三联供 376   216   261   16    13
    3 二层   2
    4 三联供潜污泵房 59   40
    5 总计 565   310   357   16    13
    6 扩展后点数 678   372   428   20    14

  2 PLC功能的选择

  PLC的选择应包括运算功能、控制功能j通信功能、编程功能、诊断功能、抗干扰性和处理速度等特性的选择。近年生产的PLC控制器的功能完全满足工况系统的控制要求,这里重点介绍选型时应注意的控制功能、通讯功能和编程功能及抗干扰性。

  2.1控制功能

  常用工况控制有两种模型:开环控制和闭环控制。PID控制器的前馈补偿控制、比值控制都是闭环控制。按控制单元分有单回路控制和多回路控制单元。为了提高控制精度,北京南站能源站为了能实现对站内各系统实现数据采集系统监视( DAS)、模拟量自动调节(MCS)、顺序控制(SCS)系统的控制,采用的是多回路控制单元,并增加了高速计数器、速度补偿模拟单元ASC码转换单元,从而提高PLC的的处理速度和节省了存储器容量,优化了系统的性价比。

  2.2通信功能

  目前不论是国产的还是进口的PLC控制器都具备了支持多种现场总线和标准通信协议(如TCP/IP)的功能,符合ISO/IEEE通信标准,适用任何网络通信要求并遵守无线通讯标准。选择时应注意PCL控制器的通讯接口,必须有串行和并行通信接口( RS232C/422A/423/485)、RIO通信口、DCS等接口。

  PLC系统的通信网络中,上级的网络通信速率应大于1 Mbps,通信负荷不大于70010。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式。

  ①简易PLC网络。PC为主站,多台同型号PLC为从站,应用在小型控制系统中。

  ②主从式PLC网络。1台PLC为主站,其他同型号PLC为从站,应用在中型控制系统中。

  ③作为DCS的子网。PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中,北京南站能源站的BAS系统即为此种通信网络。

  ④专用PLC网络(各厂商的专用PLC通信网络),不建议使用。

  北京南站能源站BAS系统主PLC网络作为DCS的子网,选择了具有不同通信功能的点对点、现场总线、工业以太网等多网络通信系统,既节约了投资又满足了控制要求。

  2.3编程功能

  目前PLC编程方式有两种:

  ①一种是在编程时PLC和编程器公用一个CPU,CPU只为编程器提供服务,不能对现场设备进行控制。当编程器切换到运行模式时,CPU才对现场设备进行控制,编程停止。编程器工作在单工况状态,习惯称作离线编程方式。离线编程方式可降低系统成本,但使用和调试不方便。常用于规模较小或简单的系统控制。

  ②另一种是编程器处于双工况状态下工作的,PCL和编程器有各自的CPU,主机CPU负责现场控制,每完成一个扫描周期就与编程器进行一次数据交换,编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,主机在下一扫描周期间验证程序或数据的正确性,周而复始,主机根据新收到的程序或数据运行,完成编程与控制。这种方式界业称为在线编程方式,此种编程方式成本较高,但系统调试和操作方便,能及时验证程序和数据参数的准确性和控制精度,在大中型PLC控制中常采用,不言而喻北京南站能源站BAS系统应用的就是在线编程系统。

  2.4抗干扰性

  能否保证控制系统在较恶劣的环境下稳定、正常、准确的工作,PCL控制器的抗干扰性也是选择时的重要指标,所以应注意以下几点:

  ①PCL控制器自身要有较高的抗电源波形畸变、电路耦合、输入触点、电容性、电感性干扰等、选择时应认真查看产品说明书;

  ②施工中应重点解决PCL控制器的接地问题,处理好信号地、交流地、屏蔽地、保护地的连接;

  ③输入、输出线的敷设,输入信号线、输出信号线必须采用双绞线或屏蔽线,将可能产生的感应电流引起的干扰互相抵消。

  3机型的选择

  3.1 PLC的类型

  PLC按结构分为整体型和模块型两类:

  ①整体型PLC的I/O点数固定,适用于控制点数固定,控制系统较小的场所。

  ②模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡,因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数,功能扩展方便灵活。北京南站能源站BAS系统即为此种类型PLC。

  3.2输入输出模块的选择

  对于输入模块的选择,应考虑输入阻抗高、灵敏度高、抗干扰强、供电方式等。

  对于输出模块的选择,应按照负载的类型选用机械开关式或电子开关式(继电器或可控硅)。机械开关式输出模块价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长。电子开关式输出模块适用于开关频繁,电感性低功率因数负荷场合,但价格较贵,过载能力较差。北京南站能源站BAS系统是两种混合使用的,兼顾了系统的可靠性和经济性。

  3.3 电源的选择

  PLC的供电电源,除应严格根据产品说明书要求设计和选用外,一般PLC的供电电源都选用独立的220 V电源,重要应用场所可采用不间断电源或稳压电源供电。供电电源应具有较好的净化、隔离谐波、干扰作用。

  3.4存储器的选择

  随着大规模集成电路的发展,制造成本的降低,存储器的容量用K来计量的时代已过去。使用M或G的存储器到处可见。

  输出卡件就需增加一定的费用,当点数增加到某一数值后,相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加,因此,点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑,使整个控制系统有较合理的性能价格比。

  通过对综合因素的考虑,北京南站能源站BAS系统PLC最后选用AB品牌的模块及卡件,其功能性、可靠性在同类产品中属佼佼者,性价比高。具体的选型和数量见表2。

  表2 AB品牌PLC可编程控制器组件明细表

序号     材料名称     规格 品牌 单位 数量
  1     .10槽框架     1756-A10   AB   个   2
  2     电源模块   1756-PA72   AB   个   9
  3     LOCIX5562处理器4MB内存     1756-L62   AB   个   2
  4     工业级CF卡64M     1784-CF64   AB   个   2  .
  5     EtherNet/IP 10/100M通讯卡   1756-ENBT   AB   个   2
  6     ContoINet通讯卡(冗余)   1756-CNBR   AB   个   11
  7     空槽盖板     1756-N2   AB   个   16
  8     系统冗余通讯模板   1757-SRM   AB   个   2
  9  16路电流/电压模拟量输入(36针)     1756-IF16   AB   个   32
  10   32路24V数字量输入(36针)     1756-IB32   AB   个   25
  11   32路24V数字量输出(36针)   1756-OB32   AB   个   12
  12     13槽框架     1756-A13   AB   个   7
  13   8路电流/电压模拟量输出(20针)     1756-OF8  AB 3
  14     36针接线臂   1756-TBCH  AB 69
 15     20针接线臂   1756-TBNH   AB   个   3
  16     ContolNet通讯卡(冗余) 1794-ACNR15  AB 2
  17   16路数字量输入板(TB3端子基座)     1794-IB16  AB 7
  18   16路数字量输出板(带保护)   1794-OB16P   AB   个   5
  19     8路电流/电压模拟量输入板     1794-IE8  AB 1
 20     端子基座     1794-TB3  AB 12

  过去在DOS系统下,使用的基本都是汇编语言,一般要求PLC的存储器容量,按256个I/O点至少选8K存储器就能满足使用了。而如今的控制程序的编制基本都由个人计算机来完成,人机对话系统都是Windows或Linux系统,满足了需要灵活、复杂的控制功能,所以应选择容量更大,档次更高的存储器,北京南站能源站PLC存储器为64M。

  3.5 冗余功能的选择

  ①控制单元的冗余。重要的过程单元:CPU(包括存储器)及电源均应1:1冗余;在需要时也可选用PLC硬件与软件构成的冗余系统。

  ②I/O接口单元的冗余。控制回路的多点I/O卡应冗余配置;重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。

  3.6经济性的考虑

  输入输出点数对价格有直接影响。

  4结语

  PLC可编程控制器的选购选型是一个多目标综合优化的过程,既包括工程技术问题,又包括项目成本问题。因此如何选购最恰当的PLC是仁者见仁,智者见智,此文供广大工程技术人员共同商榷。

  参考文献:

  [1]方强.PLC可编程控制器技术开发与应用实践[Ml.北京:电子工业出版社,2009.

  [2]王文强.基于PLC与力控组态软件实现的温度控制系统[J].化学工程与装备,2009,(12):82-86.

  [3]易芸芸.PLC在针梳机自调匀整控制系统中的应用[J].可编程控制器与工厂自动化,2009,(12):53-54.

在线投稿