Método de diseño del sistema de control del controlador programable
2017-09-11
Método de diseño del sistema de control del controlador programable
Primero, plantee el problema.
La tecnología de controlador programable se utiliza principalmente en ingeniería de control automático, cómo utilizar el conocimiento frente al conocimiento, de acuerdo con los requisitos reales del proyecto en un sistema de control razonable, introducido en este sistema para controlar el sistema de control general.
En segundo lugar, el diseño del sistema de control del controlador programable de los pasos básicos.
1 . Diseñar el contenido principal del sistema.
(1) desarrollar las condiciones técnicas para el diseño del sistema de control. Las condiciones técnicas se determinan generalmente en forma de un libro de tareas de diseño, que es la base de todo el diseño;
(2) seleccionar la forma de transmisión eléctrica y motor, válvula solenoide y otros organismos de ejecución;
(3) modelo de PLC seleccionado;
(4) la preparación de la tabla de asignación de entradas/salidas del PLC o dibujar el diagrama de cableado de los terminales de entrada/salida;
(5) de acuerdo con los requisitos de las especificaciones del software de diseño del sistema, y luego utilizar el lenguaje de programación apropiado (escalera de uso común) para el diseño del programa;
(6) comprender y seguir la psicología cognitiva del usuario, prestar atención al diseño de la interfaz hombre-máquina y mejorar la relación amistosa entre las personas y la máquina;
(7) consola de diseño, gabinetes eléctricos y componentes eléctricos no estándar;
(8) la preparación de especificaciones e instrucciones de diseño;
Según tareas específicas, el contenido anterior se puede ajustar en consecuencia.
2 . Diseño de los pasos básicos del sistema.
Diseño del sistema de aplicación de controlador programable y depuración de los pasos principales, como se muestra en la Figura 1.
En el caso de la Figura 1 Diseño del sistema de aplicación de controlador programable y depuración de los pasos principales
(1) comprensión y análisis profundos del objeto controlado de las condiciones del proceso y requisitos de control
a. El objeto controlado es una maquinaria, equipo eléctrico, línea de producción o proceso de producción controlados.
b. Los requisitos de control se refieren principalmente a la forma básica de control, la acción a completar, la composición del ciclo de trabajo automático, la protección y el enclavamiento necesarios. Para sistemas de control más complejos, las tareas de control se pueden dividir en varias partes independientes, lo que se puede simplificar y favorece la programación y la depuración.
(2) para determinar el dispositivo de E/S
De acuerdo con los requisitos de función del sistema de control PLC del objeto controlado, determine el dispositivo de entrada y salida del usuario requerido por el sistema. Los dispositivos de entrada de uso común tienen botones, interruptores selectores, interruptores de límite, sensores, etc., los dispositivos de salida de uso común son relés, contactores, luces, válvulas de solenoide, etc.
(3) Seleccione el tipo de PLC apropiado
Seleccione el tipo de PLC apropiado, incluida la selección del modelo, la selección de la capacidad, la selección del módulo de E/S, la selección del módulo de potencia, etc., de acuerdo con el dispositivo de E/S del usuario determinado, la señal de entrada requerida y el número de señales de salida. El
(4) Asignar puntos de E/S
Asigne los puntos de entrada y salida del PLC para componer la tabla de asignación de entradas/salidas o dibuje el diagrama de cableado de los terminales de entrada/salida. Luego nueve pueden ser la programación de PLC y pueden ser el gabinete de control o el diseño de la consola y la construcción del sitio.
(5) programa de escalera del sistema de aplicación de diseño
De acuerdo con el diagrama de funciones de trabajo o diagrama de flujo de estado, diseño del diagrama de escalera que se está programando. Este paso es el núcleo de todo el trabajo de diseño del sistema de aplicación, pero también es un paso más difícil. Para diseñar un diagrama de escalera, primero debemos estar muy familiarizados con los requisitos de control y también tener cierta experiencia en diseño eléctrico.
(6) Ingrese el programa al PLC
Cuando utilice el programador simple para ingresar el programa en el PLC, primero debe convertir el diagrama de escalera en los mnemotécnicos de instrucción para la entrada. Cuando se programa programable en la computadora usando el programa lógico programable del controlador programable, el programa se puede descargar al PLC a través del cable de conexión de la computadora superior e inferior.
(7) para pruebas de software
Después de ingresar el programa al PLC, primero debe probar el trabajo. Porque en el proceso de programación inevitablemente habrá omisiones. Por lo tanto, antes de conectar el PLC al dispositivo de campo, es necesario realizar la prueba del software para eliminar los errores en el programa, pero también sentar las bases para la depuración general y acortar el ciclo de depuración general.
(8) depuración general del sistema de aplicación
Una vez completado el diseño del hardware y software del PLC y el gabinete de control y la construcción del sitio, puede realizar todo el sistema de depuración en línea; si el sistema de control se compone de varias partes, primero debe realizar una depuración local y luego la depuración general; Si el programa de control tiene más pasos, primero puede depurar la subsección y luego conectarse a la sintonización total. La depuración encuentra los problemas, uno por uno para excluirlos, hasta que la depuración sea exitosa.
(9) la preparación de documentos técnicos
Los documentos técnicos del sistema incluyen instrucciones, esquemas eléctricos, diseño eléctrico, cronogramas de componentes eléctricos y diagrama de escalera de PLC.
En tercer lugar, diseño del sistema de hardware PLC.
1 . Selección del modelo de PLC
Antes de tomar una decisión sobre un plan de control del sistema, es necesario aprender más sobre los requisitos de control del objeto controlado y decidir si se utilizará el PLC para el control.
En el sistema de control, la lógica es más compleja (requiere muchos relés intermedios, relés de tiempo, contadores, etc.), la modificación de procesos y productos con mayor frecuencia, la necesidad de procesamiento de datos y gestión de la información (operación de datos, control analógico, regulación PID, etc.), el sistema requiere una mayor confiabilidad y estabilidad, listo para lograr redes de automatización de fábrica, etc., es necesario el uso de control PLC.
En la actualidad, muchos fabricantes nacionales y extranjeros ofrecen una variedad de series de diferentes funciones de productos PLC, de modo que los usuarios quedan deslumbrados y perdidos. Es decir, un equilibrio completo de pros y contras, una elección razonable de modelos para lograr objetivos económicos y prácticos. La elección general de modelos para satisfacer las necesidades del sistema para el propósito, no codiciosos ciegamente por el conjunto, para evitar inversiones y desperdicio de recursos de equipos. La elección de modelos se puede considerar desde los siguientes aspectos.
(1) Selección de puntos de entrada/salida
Seleccionar a ciegas el número de modelos provocará un cierto grado de desperdicio.
Para conocer el número total de puntos de E/S en el sistema de control, y luego establecer la cantidad de PLC requeridos entre un 15 y un 20% del número total de puntos requeridos para la cantidad real (para la remodelación del sistema).
También tenga en cuenta que algunos puntos de entrada de alta densidad del módulo al mismo tiempo el número de puntos de entrada es limitado, generalmente conectados al mismo tiempo el punto de entrada no excederá el 60% del punto de entrada total; La capacidad del variador de cada punto de salida del PLC (A/también es limitada, y parte de la corriente de salida del PLC por punto varía con el tamaño del voltaje de carga; la corriente de salida general permitida del PLC con el aumento de la temperatura ambiente, etc., en la selección se deben considerar estas cuestiones.
Los puntos de salida del PLC se pueden dividir en punto común, agrupación y aislamiento de varias conexiones. El aislamiento entre la salida de cada grupo se puede utilizar entre los diferentes tipos de tensión y niveles de tensión, pero este PLC tiene un precio medio por punto superior. Si no es necesario aislar las señales de salida, se deben seleccionar los dos primeros modos de salida.
(2) la elección de la capacidad de almacenamiento
La capacidad de almacenamiento del usuario sólo puede ser una estimación aproximada. En el sistema que controla solo la cantidad de cambios, se puede estimar multiplicando el número total de puntos por 10 palabras/punto + el número total de puntos por 5 palabras/punto; el contador/temporizador se estima en (3 ~ 5) palabras; (5 ~ 10) estimación de palabra/volumen; en el sistema de entrada/salida analógica, puede presionar cada entrada/(o salida) toda la capacidad de almacenamiento analógica de aproximadamente (80 ~ 100) palabras para estimar; Hay un cálculo aproximado de procesamiento de comunicación de más de 200 palabras por interfaz. Finalmente hay un margen del 50 al 100% de la capacidad estimada. Por falta de experiencia del diseñador, seleccione que la capacidad para mantener el margen sea mayor.
(3) la elección del tiempo de respuesta de E/S
El tiempo de respuesta de E/S del PLC incluye el retraso del circuito de entrada, el retraso del circuito de salida y el retraso de tiempo causado por el modo de escaneo (generalmente de 2 a 3 ciclos de escaneo). En el sistema de control del interruptor, el PLC y el tiempo de respuesta de E/S generalmente cumplen con los requisitos de ingeniería reales, por lo que es posible que no sea necesario considerar el problema de respuesta de E/S. Pero el sistema de control analógico, especialmente el sistema de circuito cerrado, considerará esta cuestión.
(4) según las características de la selección de carga de salida
La carga diferente en el método de salida del PLC tiene los requisitos correspondientes. Por ejemplo, el frecuente encendido y apagado de la carga inductiva, debe elegir el tipo de salida de transistor o tiristor, y no debe usar el tipo de salida de relé. Sin embargo, el tipo de salida de relé PLC tiene muchas ventajas, como que la caída de voltaje de conducción es pequeña, hay aislamiento, el precio es relativamente barato, para soportar sobretensión transitoria y capacidad de sobrecorriente, el voltaje de carga es flexible (CA, CC) y el rango de voltaje, etc. Por lo tanto, la acción no es frecuente, la carga de CC puede elegir el tipo de salida de relé PLC.
(5) la elección de programación en línea y fuera de línea
La programación fuera de línea significa que el host y el programador comparten una CPU, a través del programador para seleccionar el interruptor para seleccionar la programación, monitoreo y operación del PLC del estado de trabajo. Al programar, la CPU solo sirve al programador, no al control in situ. La programación de programador especial es el caso. La programación en línea significa que el host y el programador tienen cada uno una CPU, la CPU del host para completar el control de la escena, al final de cada ciclo de escaneo con el programador, el programador modificará el programa al host, en el siguiente ciclo de escaneo el host presionará El nuevo programa controla el sitio. La programación asistida por computadora permite tanto la programación en línea como la programación en línea. La programación en línea requiere la compra de una computadora y la configuración del software de programación. Qué método de programación se debe utilizar según sea necesario.
(6) Según si la selección de comunicación de red
Si el sistema controlado por PLC necesita conectarse a la red de automatización de la fábrica, el PLC debe tener la función de red de comunicación, es decir, solicitar que el PLC tenga conexión con otro PLC, la computadora superior y el CRT, etc., en la interfaz. Las máquinas grandes y medianas tienen una función de comunicación; la mayoría de las minicomputadoras también tienen una función de comunicación.
(7) la elección de la forma de estructura del PLC
En el caso de la misma función y los mismos datos de puntos de E/S, el precio general es más bajo que el modular. Pero el módulo tiene una expansión de funciones flexible, fácil mantenimiento (para el módulo), fácil de determinar las ventajas de falla, de acuerdo con la necesidad real de elegir la forma de PLC.
2 . Asignar puntos de entrada/salida
Los puntos de entrada generales y las señales de entrada, los puntos de salida y el control de salida son correspondencia uno a uno.
Luego de la asignación, según la configuración del sistema, el canal y número de contacto, se asigna a cada señal de entrada y la señal de salida, que se numera.
En algunos casos, hay dos señales con un punto de entrada, que debe estar en el punto de acceso antes de la entrada, de acuerdo con la relación lógica entre la línea buena (como dos contactos en serie o paralelo), y luego recibe el punto de entrada.
(1) Determinar el rango de canales de E/S
Diferentes tipos de PLC, el rango de canales de entrada/salida no es el mismo, deben basarse en el modelo de PLC seleccionado, el acceso al manual de programación correspondiente, no debe ser "Zhang Guan Li Dai". Debe consultar el manual de funcionamiento correspondiente.
(2) relé auxiliar
El relé auxiliar interno no es una salida externa, no se puede conectar directamente a dispositivos externos, pero sí en el control de otros relés, temporizador/contador para almacenamiento o procesamiento de datos.
Funcionalmente hablando, el relé auxiliar interno es equivalente al gabinete de control eléctrico tradicional en el medio del relé.
El área de relé de entrada/salida del módulo no asignado y el área de relé de enlace cuando no se utiliza el enlace 1:1 se pueden utilizar como relé auxiliar interno. De acuerdo con las necesidades del diseño del programa, deben existir disposiciones razonables sobre el relé auxiliar interno del PLC; en la especificación del diseño se debe detallar el relé auxiliar interno en el uso del programa, para evitar su reutilización. Consulte el manual de funcionamiento correspondiente.
(3) Asignar el temporizador/contador
El número de temporizadores/contadores para el PLC se describe en el manual de funcionamiento correspondiente.
7.3 Métodos y pasos de diseño del sistema de software PLC
7.3.1 Método de diseño del sistema de software PLC
Después de comprender la estructura del programa PLC, es necesario preparar el programa específicamente. Hay muchas formas de preparar procedimientos de control de PLC, aquí se describen principalmente varios métodos de programación típicos.
1. Programación gráfica
El método gráfico consiste en dibujar el diseño del programa PLC. Comúnmente existen diagramas de escalera, métodos de diagrama de flujo lógico, métodos de diagrama de flujo de tiempo y métodos de control de pasos.
(1) método de escalera: el método de escalera consiste en utilizar lenguaje de escalera para compilar el programa PLC. Este es un método de programación que imita el sistema de control de relés. Sus gráficos e incluso los nombres de los componentes son muy similares al circuito de control de relés. Este método puede ser fácilmente el circuito de control de relé original trasplantado al lenguaje de escalera de PLC. Este es el método de programación más conveniente para una persona familiarizada con el control del relé.
(2) Método de diagrama de flujo lógico: el método de diagrama de flujo lógico es un diagrama de bloques lógico que representa el proceso de ejecución del programa PLC y la relación entre la entrada y la salida. El método de diagrama de flujo lógico es el flujo de proceso del sistema, con un diagrama de bloques lógicos para formar el diagrama de flujo lógico del sistema. Este método de preparación del programa de control PLC tiene un pensamiento lógico claro, relaciones causales de entrada y salida y condiciones de entrelazamiento claras. El diagrama de flujo lógico hará que todo el proceso sea claro, fácil de analizar el programa de control, fácil de encontrar puntos de falla, procedimientos fáciles de depurar y procedimientos de mantenimiento. A veces, para un programa complejo, puede resultar difícil comenzar directamente con la tabla de instrucciones y el uso de la programación en escalera. Primero puede dibujar un diagrama de flujo lógico y luego preparar las aplicaciones de PLC para las distintas partes del diagrama de flujo lógico y la escalera.
(3) Método de diagrama de flujo de tiempo: método de diagrama de flujo de tiempo para dibujar primero el diagrama de tiempo del sistema de control (es decir, hasta cierto tiempo se debe controlar qué controla el diagrama de tiempo), y luego, de acuerdo con la relación de tiempo, dibujar las tareas de control correspondientes del diagrama de bloques del programa y, finalmente, el diagrama de bloques del programa escrito en el programa PLC. El método de diagrama de flujo de temporización es muy adecuado para el método de programación de sistemas de control basado en el tiempo.
(4) método de control paso a paso: el método de control paso a paso está en el comando de secuencia con el diseño de procedimientos de control complejos. Generalmente, los procedimientos más complejos se pueden dividir en varias funciones relativamente simples del programa, y un bloque puede verse como un paso completo en el proceso de control. Desde un punto de vista global, un proceso complejo de control de un sistema se compone de una serie de pasos. En realidad, las tareas controladas por el sistema se pueden considerar en diferentes momentos o en diferentes procesos para completar el control de cada paso. Con este fin, muchos fabricantes de PLC aumentan las instrucciones de control de secuencia de pasos en sus propios PLC. Después de dibujar los diagramas de flujo de estado de cada paso, puede utilizar el comando de secuencia de pasos para escribir fácilmente el programa de control.
2. Programación experiencial
La experiencia consiste en utilizar la experiencia propia o de otra persona para diseñar. La mayoría de los diseños antes de elegir primero tienen sus propios requisitos de proceso similares a los procedimientos, y estos procedimientos son sus propios "procedimientos de prueba". Combinados con su propia situación de ingeniería, estos "procedimientos de prueba" uno por uno los hacen adecuados para sus propios requisitos de ingeniería. Aquí la experiencia, algunas de su propia experiencia, otras pueden ser la experiencia de diseño de otra persona, es necesario acumularlas y resumir bien.
3. Programación de diseño asistida por computadora.
El diseño asistido por computadora se realiza a través del software de programación PLC en la computadora para programación, programación en línea o fuera de línea, simulación fuera de línea y depuración en línea, etc. El uso de software de programación puede ser muy conveniente para la programación en línea o fuera de línea de la computadora, la depuración en línea, el uso de software de programación puede ser muy conveniente para el acceso a programas de computadora, el cifrado y la formación de archivos operativos EXE.
7.3.2 Pasos de diseño del sistema de software PLC
En la comprensión de la estructura del programa y los métodos de programación, basados en la preparación real del programa PLC. Para escribir programas de PLC y otros programas de computadora, debe pasar por el siguiente proceso.
1. Bloquear las tareas del sistema.
El propósito del bloque es dividir un proyecto complejo en una serie de tareas pequeñas relativamente simples. De modo que un gran problema complejo se convierte en una serie de pequeños problemas simples. Esto facilita la programación.
2. Compile el diagrama de relaciones lógicas del sistema de control.
A partir del diagrama de relaciones lógicas, se pueden reflejar los resultados de una relación lógica, cuáles son los resultados de los británicos y qué acción. Esta relación lógica puede basarse en el orden de cada actividad de control o puede basarse en el tiempo de toda la actividad. El diagrama lógico refleja el control del proceso de control y las actividades del objeto controlado, pero también refleja la relación entre entrada y salida.
3. Dibuja una variedad de diagramas de circuitos.
El propósito de dibujar una variedad de circuitos es establecer la dirección y el nombre de la entrada y salida del sistema. Este es un paso muy crítico. Al dibujar el circuito de entrada del PLC, es necesario considerar no solo si el punto de conexión de la señal es consistente con el nombre, sino también si el voltaje y la corriente de la entrada son adecuados y las condiciones de confiabilidad y estabilidad de la operación en condiciones especiales. Especialmente para considerar si el alto voltaje para guiar la entrada al PLC, la introducción de alto voltaje en la entrada del PLC, el PLC causará daños relativamente grandes. Al dibujar el circuito de salida del PLC, es necesario considerar no solo si el punto de conexión de la señal de salida es el mismo que el nombre, sino también el módulo de carga del PLC con capacidad de carga y capacidad de tensión soportada. Además, también se tienen en cuenta la potencia de salida y la polaridad de la fuente de alimentación. Al dibujar todo el circuito, también se deben considerar los principios de diseño para mejorar su estabilidad y confiabilidad. Aunque el control con PLC es conveniente y flexible. Pero en el diseño del circuito todavía hay que ser cuidadoso y exhaustivo. Por lo tanto, al dibujar el diagrama del circuito, debe tenerse en cuenta en su totalidad dónde está el botón instalado y dónde está el interruptor de instalación.
4. Prepare el programa del PLC y realice la depuración de la simulación.
Después de dibujar el diagrama del circuito, puede continuar con la preparación del programa PLC. Por supuesto, puede utilizar el método de programación anterior. En programación, además de prestar atención a que el programa sea correcto y confiable, también considere que el programa sea simple, ahorre tiempo, fácil de leer y fácil de modificar. Se compiló un programa para simular el experimento, por lo que es fácil encontrar el problema y es fácil de modificar a tiempo. Es mejor no completar todo el proceso después del libro mayor.
5. Consola de producción y gabinete de control.
Después de dibujar el sistema eléctrico, después de completar el programa, puede hacer la consola y el gabinete de control. En épocas de tensión, este trabajo también se puede realizar en paralelo al proceso de preparación. En la producción de consolas y gabinetes de control, se debe prestar atención a la elección de interruptores, botones, relés y otros dispositivos de calidad, las especificaciones deben cumplir con los requisitos. La instalación del equipo debe ser segura y confiable. Por ejemplo, los problemas de blindaje, de conexión a tierra, de aislamiento de alta presión y otros asuntos deben manejarse adecuadamente.
6. Puesta en marcha in situ
La puesta en servicio in situ es una parte importante de todo el sistema de control. Es difícil decir que cualquier diseño de programa no se puede utilizar en la depuración de campo. Sólo a través de la depuración de campo para encontrar el bucle de control y los procedimientos de control no pueden cumplir con los requisitos del sistema; sólo a través de la depuración de campo se puede encontrar que el circuito de control y los procedimientos de control son contradictorios; solo la depuración in situ hasta la prueba de campo final y finalmente ajustar el circuito de control y los procedimientos de control para cumplir con los requisitos del sistema de control.
7. Preparar documentos técnicos y ejecutarlos en el sitio.
Después de la depuración de campo, básicamente se determinan el circuito de control y los procedimientos de control, y básicamente no hay ningún problema con todo el hardware y software del sistema. En este momento es necesario rectificar completamente los documentos técnicos, incluidos los esquemas de circuitos de acabado, programas de PLC, instrucciones y archivos de ayuda. Este trabajo básicamente ha terminado.
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