SPS-Steuerungssystemdesign
Die allgemeinen Schritte des Entwurfs eines SPS-Steuerungssystems können in die folgenden Schritte unterteilt werden: Kennenlernen des Steuerungsobjekts und Berechnen der Ein-/Ausgabegeräte, SPS-Auswahl und Hardwarekonfiguration, Entwurf eines elektrischen Schaltplans, Entwurf einer Konsole (Schrank), Kompilieren eines Steuerungsprogramms, Debuggen von Programmen und Erstellen der technischen Dokumentation.
1. Klären Sie die Kontrollanforderungen und verstehen Sie den Produktionsprozess des kontrollierten Objekts
Die Vertrautheit mit dem Layoutdiagramm des Steuerungsobjektdesignprozesses ist die Grundlage des Systemdesigns.Zunächst sollten Sie den Prozess des gesteuerten Objekts und seine Anforderungen an das Steuersystem im Detail sowie die Beziehung zwischen verschiedenen mechanischen, hydraulischen, pneumatischen, Instrumentierungs- und elektrischen Systemen verstehen.Der Arbeitsmodus des Systems (z. B. automatisch, halbautomatisch, manuell usw.), die Beziehung zwischen SPS und anderen intelligenten Geräten im System, die Art der Mensch-Maschine-Schnittstelle, die Art des Kommunikationsnetzwerks, die Art und Umfang der Alarmierung, Stromausfall und Notfallbehandlung etc. Warten.
In dieser Phase werden Benutzereingabegeräte (Tasten, Betriebsschalter, Endschalter, Sensoren usw.), Ausgangsgeräte (Relais, Schütze, Signalanzeigen usw.) und von Ausgangsgeräten angesteuerte Steuerobjekte (Motoren, Magnetventile usw.) ).
Gleichzeitig sollte es auch bestimmen, welche Signale in die SPS eingegeben werden müssen, welche Lasten von der SPS angesteuert werden, und die Art und Menge jedes Ein- und Ausgangs klassifizieren und zählen, ob digital oder analog, DC oder Wechselstrom und Spannung.Größenklassen bieten eine Grundlage für die SPS-Auswahl und Hardwarekonfiguration.
Klassifizieren Sie schließlich die Kontrollobjekte und Kontrollfunktionen, die nach Signalverwendung oder Kontrollbereich unterteilt werden können, bestimmen Sie den physischen Standort der Detektionsausrüstung und der Kontrollausrüstung und analysieren Sie Form, Funktion, Umfang und Beziehung zwischen jedem Detektionssignal und Steuersignalbeziehung.Nachdem der Signalpunkt bestimmt wurde, wird das Prozesslayout oder Signaldiagramm entworfen.
2. Hardware-Design des SPS-Steuerungssystems
Mit der Förderung und Popularisierung von PLC nehmen die Arten und Mengen von PLC-Produkten zu.In den letzten Jahren gab es Dutzende von Serien und Hunderte von Modellen von SPS-Produkten, die aus dem Ausland, inländischen Herstellern oder selbst entwickelten Produkten importiert wurden.Es gibt viele Arten von SPS mit unterschiedlichen Strukturen, Leistungen, Kapazitäten, Befehlssystemen, Programmiermethoden, Preisen usw. und unterschiedlichen Verwendungszwecken.Daher spielt eine vernünftige Auswahl der SPS eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der technischen und wirtschaftlichen Indikatoren des SPS-Steuerungssystems.
1. Auswahl des SPS-Modells
Die Wahl des SPS-Modells sollte unter der Prämisse erfolgen, die Steuerungsanforderungen zu erfüllen, Zuverlässigkeit, einfache Wartung und Verwendung sowie das beste Preis-Leistungs-Verhältnis zu gewährleisten.Konkret sind folgende Aspekte zu beachten:
(1) Die Leistung ist mit der Aufgabenstellung vereinbar.Für kleine Einzelgeräte, die nur eine digitale Steuerung benötigen, können allgemeine kleine SPS (wie die S7-200-Serie von Siemens, die CPM1/CPM2-Serie von OMRON, die FX-Serie von Mitsubishi usw.) die Anforderungen erfüllen.
Für das Anwendungssystem, das hauptsächlich auf digitaler Mengensteuerung und mit einem geringen Anteil an analoger Mengensteuerung basiert, wie z. B. die Steuerung kontinuierlicher Größen wie Temperatur, Druck und Durchfluss, die häufig in der industriellen Produktion vorkommen, ein analoges Größeneingangsmodul mit A/D Umwandlung und ein Das analoge Ausgangsmodul der D/A-Umwandlung ist mit dem entsprechenden Sensor, Sender (das Temperaturmodul, das direkt vom Temperatursensor eingegeben wird, kann für das Temperaturregelsystem ausgewählt werden) und der Antriebsvorrichtung und einer kleinen SPS mit starker Leistung verbunden Betriebs- und Datenverarbeitungsfunktionen ausgewählt.(Serie S7-200 oder S7-300 von Siemens, Serie CQM1/CQM1H von OMRON usw.).
Für Engineering-Projekte mit komplexeren Steuerungs- und höheren Anforderungen an Steuerungsfunktionen, wie PID-Berechnung, Regelung, Kommunikationsvernetzung und andere Funktionen, kann je nach Mittelklasse- oder High-End-Maschine (z. B. Siemens S7-300) ausgewählt werden auf der Kontrollskala und -komplexität.Oder S7-400-Serie, C200H @ oder CV/CVM1-Serie der Firma OMRON, Control Logix-Serie der AB-Firma usw.).
(2) Die Struktur ist angemessen, die Installation sollte bequem sein und das Modell sollte einheitlich sein.Entsprechend der physikalischen Struktur wird die SPS in einen integralen Typ und einen modularen Typ unterteilt.Der durchschnittliche Preis jedes E/A-Punktes des integrierten Typs ist niedriger als der des modularen Typs, daher tendieren die Leute dazu, die integrierte SPS in kleinen Steuerungssystemen zu verwenden.Die Funktionserweiterung der modularen SPS ist jedoch komfortabel und flexibel.Die Anzahl der E/A-Punkte, das Verhältnis von Eingangspunkten zu Ausgangspunkten, die Art und Anzahl der E/A-Module und die Verwendung spezieller E/A-Module sind alle mehr Optionen als die gesamte SPS.Der Typ SPS ist viel größer und es ist auch sehr bequem, das Modul auszutauschen und den Fehlerbereich während der Wartung zu beurteilen.Für komplexere und anspruchsvollere Systeme sollte daher generell eine modulare SPS gewählt werden.
Bestimmen Sie entsprechend der Entfernung und dem Verteilungsbereich zwischen den E/A-Geräten und der SPS, ob die SPS-Installationsmethode zentralisiert, dezentrale E/A oder verteilt mit mehreren SPS ist.
Für ein Unternehmen sollte das Design des Steuerungssystems versuchen, ein einheitliches Modell zu erreichen.Da die SPS des gleichen Modells ihre Module als Backups füreinander verwenden können, was für die Beschaffung und Verwaltung von Ersatzteilen praktisch ist;seine Funktionen und Programmiermethoden sind vereinheitlicht, was der Integration technischer Kräfte förderlich ist.Schulung, Verbesserung des technischen Niveaus und Entwicklung von Funktionen;seine externe Ausrüstung ist gemeinsam und Ressourcen können geteilt werden.Ein weiterer Vorteil des gleichen SPS-Typs besteht darin, dass es bequemer ist, Kommunikationsprogramme zu kompilieren, wenn ein Host-Computer zum Verwalten und Steuern der SPS verwendet wird.Auf diese Weise ist es einfach, mehrere unabhängige SPS zu einem verteilten System auf mehreren Ebenen zu verbinden, miteinander zu kommunizieren und die Verwaltung zu zentralisieren, wodurch die Vorteile der Netzwerkkommunikation voll ausgeschöpft werden.
(3) Ob die Anforderungen an die Reaktionszeit erfüllt werden müssen Da die Geschwindigkeit der modernen SPS hoch genug ist, um eine große Menge an E/A-Daten zu verarbeiten und die Leiterlogik zu lösen, ist die Reaktionszeit der SPS für die meisten Anwendungen nicht die Hauptproblem.In einigen Einzelfällen ist es jedoch erforderlich, die Reaktionszeit der SPS zu berücksichtigen.Um die E/A-Antwortverzögerungszeit der SPS zu reduzieren, können Sie eine SPS mit hoher Abtastgeschwindigkeit wählen, Hochgeschwindigkeits-E/A verwenden, um solche Funktionsanweisungen zu verarbeiten, oder ein schnelles Reaktionsmodul und ein Interrupt-Eingangsmodul wählen .
(4) Anforderungen an Netzwerkkommunikationsfunktionen In den letzten Jahren, mit der schnellen Entwicklung der Fabrikautomatisierung, ist das Unternehmen so klein wie die serielle RS-485-Kommunikation eines Temperaturregelinstruments, so groß wie die Kommunikation der Ethernet-Verwaltungsschicht eines Herstellungssystem, Es sollte gesagt werden, dass allgemeine elektrische Steuerungsprodukte Kommunikationsfunktionen haben.SPS ist das Hauptsteuergerät der Fabrikautomation, und die meisten Produkte verfügen über Kommunikationsnetzwerkfunktionen.Bei der Auswahl sollten Sie die Kommunikationsmethode nach Ihren Bedürfnissen auswählen.
(5) Sonstige spezielle Anforderungen Unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen des gesteuerten Objekts für analoge Regelung, Hochgeschwindigkeitszählung, Bewegungssteuerung und Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) können SPS mit entsprechenden speziellen E/A-Modulen ausgewählt werden.Bei Systemen mit extrem hohen Zuverlässigkeitsanforderungen sollte überlegt werden, ob ein redundantes Leitsystem oder ein Hot-Backup-System zum Einsatz kommt.
2. SPS-Kapazitätsschätzung
Die Kapazität der SPS bezieht sich auf die Bedeutung von zwei Aspekten, der Anzahl der E/A-Punkte und der Speicherkapazität des Benutzerspeichers.Bei der Auswahl eines SPS-Modells sollte man nicht blind nach allzu hohen Leistungskennzahlen streben, sondern in puncto I/O-Punkte und Speicherkapazität neben den Anforderungen der Steuerung auch Spielraum für Backup oder Systemerweiterung lassen.
(1) Bestimmung von E/A-Punkten
Die Bestimmung der Anzahl der E/A-Punkte der SPS basiert auf der tatsächlichen Anzahl der Ein- und Ausgangspunkte des Systems.Bei der Bestimmung der Anzahl der E/A-Punkte sollte ein angemessener Spielraum gelassen werden.Normalerweise kann die Anzahl der E/A-Punkte als Marge entsprechend 10 bis 15 % des tatsächlichen Bedarfs betrachtet werden;Bei vielen E/A-Modulen wird in der Regel ein Ersatzmodul nach obigem Verhältnis vorgehalten.
(2) Bestimmung der Speicherkapazität
Wie viel Speicherplatz das Anwenderprogramm belegt, hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. E/A-Punkte, Steuerungsanforderungen, Rechenleistung, Programmstruktur usw. Daher kann dies vor der Programmierung nur grob geschätzt werden.
3. Auswahl der E/A-Module
In dem SPS-Steuerungssystem sollten, um die Steuerung des Produktionsprozesses zu realisieren, verschiedene Messparameter des Objekts gemäß dem erforderlichen Verfahren an die SPS gesendet werden.Nach der Berechnung und Verarbeitung durch die SPS wird das Ergebnis in Form einer digitalen Größe ausgegeben.Zu diesem Zeitpunkt sollte die Ausgabe in eine Menge umgewandelt werden, die zum Steuern des Produktionsprozesses geeignet ist.Daher ist es notwendig, zwischen der SPS und dem Produktionsprozess Informationsübertragungs- und Umwandlungsvorrichtungen einzurichten.Dieses Gerät ist das Input/Output (I/O)-Modul.Unterschiedliche Signalformen erfordern unterschiedliche Arten von E/A-Modulen.Bei SPS kann die Signalform in vier Kategorien eingeteilt werden.
(1) Viele Statusinformationen von Geräten zur Erzeugung digitaler Eingangssignale oder Steuersystemen, wie z. B. Schalter, Knöpfe, Relaiskontakte usw., haben nur zwei Zustände: Ein oder Aus, und die Aufnahme solcher Signale muss erfolgen durch digitale Eingangsmodule zu erfüllen.Das gebräuchlichste Eingangsmodul ist ein 24-V-DC-Eingang sowie DC 5 V, 12 V, 48 V, AC 115 V/220 V usw. Entsprechend der Differenz der positiven und negativen Potentiale, die mit dem gemeinsamen Anschluss verbunden sind, kann es in Senkentypen unterteilt werden und Quelltyp.Einige SPS können Quellen- oder Senkenverdrahtung sein, wie z. B. S7-200.Wenn der gemeinsame Anschluss mit einem negativen Potential verbunden ist, handelt es sich um einen Source-Anschluss;wenn es mit einem positiven Potential verbunden ist, ist es ein Senkenanschluss.Einige SPS können nur mit einer von ihnen verbunden werden.
(2) Das digitale Ausgangssignal hat auch viele Steuerobjekte, wie z. B. das Ein- und Ausschalten der Anzeigelampe, das Starten und Stoppen des Motors, das Ein- und Ausschalten des Thyristors, das Öffnen und Schließen des Ventils usw. , und ihre Steuerung muss nur durch binäre Logik gesteuert werden.'1' und '0' zu erreichen.Dieses Signal wird von einem digitalen Ausgangsmodul getrieben.Das digitale Ausgangsmodul ist nach verschiedenen Ausgabemethoden in Relaisausgangstyp, Transistorausgangstyp, Thyristorausgangstyp usw. unterteilt.Außerdem sind auch der Ausgangsspannungswert und der Ausgangsstromwert unterschiedlich.
(3) Analoges Eingangssignal Viele Parameter im Produktionsprozess, wie z. B. Temperatur, Druck, Flüssigkeitsstand und Durchflussrate, können durch verschiedene Erfassungsgeräte in entsprechende analoge Signale umgewandelt und dann in digitale Signale umgewandelt und in eine SPS eingegeben werden.Zur Bewältigung dieser Aufgabe dient das analoge Eingangsmodul.
(4) Analoge Ausgangssignale Viele Stellglieder von Produktionsanlagen oder Prozessen müssen oft durch analoge Signale gesteuert werden, während die von der SPS ausgegebenen Steuersignale digitale Größen sind, was entsprechende Module erfordert, um sie in analoge Größen umzuwandeln.Dieses Modul ist ein analoges Ausgangsmodul.
Typische analoge Module reichen von -10 V bis +10 V, 0 bis +10 V, 4 bis 20 mA usw., die entsprechend den tatsächlichen Anforderungen ausgewählt werden können, und Faktoren wie Auflösung und Wandlungsgenauigkeit sollten ebenfalls berücksichtigt werden.Einige SPS-Hersteller bieten auch spezielle analoge Eingangsmodule an, die verwendet werden können, um Signale mit niedrigem Pegel (wie z. B. Wärmewiderstand RTD, Thermoelement usw.) direkt zu empfangen.
Außerdem geben einige Sensoren wie Drehgeber eine Reihe von Impulsen aus, und die Ausgangsfrequenz ist relativ hoch (über 20 kHz).Obwohl diese Impulssignale auch als digitale Größen gezählt werden können, können sie von gewöhnlichen digitalen Eingangsmodulen nicht richtig erfasst werden.Wählen Sie ein Hochgeschwindigkeits-Zählmodul aus.
Verschiedene E/A-Module haben unterschiedliche Schaltungen und Leistungen, die sich direkt auf den Einsatzbereich und den Preis der SPS auswirken, und sollten entsprechend der tatsächlichen Situation sinnvoll ausgewählt werden.
4. Ein-/Ausgangspunkte zuweisen
Nachdem das SPS-Modell und die Ein-/Ausgangs-(E/A-)Module ausgewählt wurden, entwerfen Sie zunächst das Gesamtkonfigurationsdiagramm des SPS-Systems.Beziehen Sie sich dann gemäß dem Prozesslayoutdiagramm auf die spezifischen SPS-bezogenen Anweisungen oder Handbücher, um das Eingangssignal mit dem Eingangspunkt und der Ausgangssteuerung zu verbinden. Zeichnen Sie nacheinander den E/A-Verdrahtungsplan, der dem Signal und dem Ausgangspunkt entspricht ist das elektrische Schaltbild des SPS-Ein-/Ausgangs.
Nachdem das SPS-Modell ausgewählt wurde, ist die Anzahl der Ein-/Ausgangspunkte ein wichtiger Faktor, der den Preis des Steuerungssystems und die Rationalität des Designs bestimmt.Daher kann im Fall der Ausführung derselben Steuerfunktion die Anzahl der Eingangs-/Ausgangspunkte durch vernünftiges Design vereinfacht werden.
5. Design der Sicherheitsschaltung
Die Sicherheitsschaltung ist eine Schaltung, die die Last oder das Steuerobjekt schützt und Bedienungsfehler oder Steuerausfälle bei der Kettensteuerung verhindert.Während die Last direkt gesteuert wird, gibt die Sicherheitsschutzschaltung ein Eingangssignal an die SPS zurück, so dass die SPS eine Schutzverarbeitung durchführen kann.Die Sicherheitsschleife berücksichtigt im Allgemeinen die folgenden Aspekte.
(1) Kurzschlussschutz Zum Kurzschlussschutz sollte eine Sicherung im externen Ausgangskreis der SPS installiert werden.Es ist am besten, Sicherungen in den Stromkreis jeder Last einzubauen.
(2) Verriegelung und Verriegelungsmaßnahmen Zusätzlich zur Sicherstellung der Verriegelungsbeziehung der Schaltung im Programm sollten auch Hardware-Verriegelungsmaßnahmen in der externen Verdrahtung der SPS getroffen werden, um den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Systems zu gewährleisten.
(3) Spannungsausfallschutz und Not-Aus-Maßnahmen Die Stromversorgungsleitung der externen SPS-Last sollte über eine Spannungsausfallschutzmaßnahme verfügen.Bei Wiederkehr der Stromversorgung nach einem vorübergehenden Stromausfall kann die externe Last der SPS ohne Betätigung der Taste 'Start' nicht selbstständig starten.Eine weitere Funktion dieser Verdrahtungsmethode besteht darin, dass, wenn unter besonderen Umständen ein Notstopp erforderlich ist, die Lastleistung durch Drücken der „Notstopp'-Taste abgeschaltet werden kann und das „Notstopp'-Signal in die SPS eingegeben wird .
(4) Grenzwertschutz In einigen Fällen, wie z. B. bei Hebezeugen, die bei Überschreitung des Grenzwerts Gefahren verursachen können, ist ein Grenzwertschutz festgelegt.Wenn der Grenzschutz anspricht, wird die Laststromversorgung direkt abgeschaltet, und das Signal wird gleichzeitig in die SPS eingegeben.
3. Softwaredesign des SPS-Steuerungssystems
Das Softwaredesign ist der Kern des SPS-Steuerungssystemdesigns.Um SPS-Anwendungssoftware gut zu entwerfen, müssen wir den Produktionsprozess, die technischen Eigenschaften und die Steuerungsanforderungen des gesteuerten Objekts vollständig verstehen.Die verschiedenen Steuerungsfunktionen des Systems werden durch die Anwendungssoftware der SPS vervollständigt.
1. Inhalt des SPS-Anwendungssoftwaredesigns
Das Design von SPS-Anwendungssoftware bezieht sich auf das Kompilieren von Benutzersteuerungsprogrammen und das Erstellen entsprechender Dateien gemäß der Hardwarestruktur und den Prozessanforderungen des Steuerungssystems unter Verwendung der entsprechenden Programmiersprache.Die Hauptinhalte umfassen: Bestimmung der Programmstruktur;Eingabe/Ausgabe definieren, Zwischenzeichen Parametertabellen wie Zeiten, Zähler und Datenbereiche;Programmierung;Programmanweisungen schreiben.Das Design von SPS-Anwendungssoftware umfasst auch die Konfiguration von Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI)-Geräten wie Textanzeigen oder Touchscreens und anderen speziellen Funktionsmodulen.
2. Mit dem kontrollierten Objekt vertraut sein, um einen Gerätebetriebsplan zu formulieren
Analysieren Sie auf der Grundlage des Systemhardwaredesigns gemäß den Anforderungen des Produktionsprozesses die logische Beziehung zwischen jedem Eingang / Ausgang und verschiedenen Operationen und bestimmen Sie die Erkennungsmenge und das Steuerverfahren.Und entwerfen Sie den Betriebsinhalt und die Betriebssequenz jedes Geräts im System.Bei komplexeren Systemen kann das System entsprechend dem physischen Standort oder der Steuerfunktion partitioniert und gesteuert werden.Komplexere Systeme müssen im Allgemeinen ein Flussdiagramm der Systemsteuerung zeichnen, um die Abfolge und Bedingungen von Aktionen klar anzuzeigen, einfache Systeme im Allgemeinen nicht.
3. Vertraut mit Programmiersprache und Programmiersoftware
Vertrautheit mit Programmiersprache und Programmiersoftware ist die Voraussetzung für das Programmieren.Die Hauptaufgabe dieses Schrittes besteht darin, die Programmiersoftware und das verwendete Betriebssystem gemäß den entsprechenden Handbüchern genau zu verstehen, eine oder mehrere geeignete Programmiersprachenformen auszuwählen und mit deren Befehlssystem und Parameterklassifizierung vertraut zu sein, insbesondere darauf zu achten zu denen, die bei der Programmierung verwendet werden können.Die zu verwendenden Befehle und Funktionen.
Am besten macht man sich mit der Programmiersprache vertraut, indem man am Computer arbeitet, einige Testprogramme erstellt und Probeläufe auf der Simulationsplattform durchführt, um die Funktionen und Verwendungen der Anweisungen im Detail zu verstehen und eine gute Grundlage dafür zu legen spätere Programmgestaltung und vermeiden Umwege.
4. Definieren Sie die Parametertabelle
Die Definition der Parametertabelle beinhaltet die Definition von Ein-/Ausgang, Zwischenmerker, Timer, Zähler und Datenbereich.Das Definitionsformat und der Inhalt der Parametertabelle sind je nach System und persönlicher Vorliebe unterschiedlich, aber der enthaltene Inhalt ist im Wesentlichen derselbe.Das allgemeine Designprinzip ist Benutzerfreundlichkeit und so viele Details wie möglich.
Die Eingangs-/Ausgangssignaltabelle muss zuerst definiert werden, bevor die Programmierung beginnt.Die Hauptgrundlage ist der elektrische Schaltplan der SPS-Eingänge/-Ausgänge.Die Eingangspunktnummer und Ausgangspunktnummer jeder SPS hat ihre eigenen klaren Regeln.Nachdem SPS-Modell und Konfiguration festgelegt sind, muss das Ein-/Ausgangssignal der SPS der Ein-/Ausgangsnummer (Adresse) zugeordnet und in einer Tabelle zusammengestellt werden.
Im Allgemeinen sollte die Eingangs-/Ausgangssignaltabelle die Position der Vorlage, die Eingangs-/Ausgangsadressennummer, den Signalnamen und den Signaltyp usw. deutlich kennzeichnen. Insbesondere sollte der Inhalt der Anmerkungen zur Eingangs-/Ausgangsdefinitionstabelle so detailliert wie möglich sein.Die Adressen sollten so weit wie möglich von klein nach groß angeordnet sein und die undefinierten oder freien Punkte nicht übersehen, damit sie beim Programmieren, Debuggen und Modifizieren des Programms leicht zu finden und zu verwenden sind.
Die Zwischenflags, Zeitgeber, Zähler und Datenbereiche sind jedoch vor der Programmierung möglicherweise nicht gut definiert.Im Allgemeinen werden sie so definiert, wie sie während des Programmiervorgangs verwendet werden, und sie werden mit der Eingangs-/Ausgangssignaltabelle in der Mitte des Programmiervorgangs oder nach Abschluss der Programmierung vereinheitlicht.
5. Programmierung
Wenn es Betriebssystemunterstützung gibt, versuchen Sie, die fortgeschrittene Form der Programmiersprache zu verwenden, wie z. B. die Kontaktplansprache.Definieren Sie während des Schreibvorgangs entsprechend den tatsächlichen Anforderungen nacheinander die Zwischen-Flag-Signaltabelle und die Speichereinheitstabelle und achten Sie darauf, genügend öffentliche temporäre Speicherbereiche zu reservieren, um Speicherverbrauch zu sparen.
Da viele kleine SPS einfache Programmiergeräte verwenden, können nur Befehlscodes eingegeben werden.Nachdem das Leiterdiagramm entworfen ist, ist es auch notwendig, das Codeprogramm des Leiterdiagramms gemäß der Anweisungsanweisung zu kompilieren und die Programmliste aufzulisten.Nachdem Sie sich mit dem gewählten SPS-Befehlssystem vertraut gemacht haben, ist es einfach, ein Anweisungslistenprogramm gemäß dem Kontaktplan zu schreiben.
Beim Schreiben des Programms ist es notwendig, das kompilierte Programm rechtzeitig zu kommentieren, um zu vermeiden, dass die Beziehung zwischen ihnen vergessen wird.Der Kommentar sollte die Beschreibung der Funktion des Programmsegments, der logischen Beziehung, der Designidee, der Quelle und des Ziels des Signals usw. enthalten, um das Lesen und Debuggen des Programms zu erleichtern.
6. Programmtest
Das Testen von Programmen ist ein wichtiger Teil der gesamten Programmentwurfsarbeit, es kann die tatsächliche Laufwirkung des Programms vorläufig überprüfen.Programmtest und Programmschreiben sind untrennbar miteinander verbunden, und viele Funktionen des Programms werden im Test modifiziert und perfektioniert.
Beginnen Sie beim Testen mit jeder Funktionseinheit, stellen Sie das Eingangssignal ein, beobachten Sie die Auswirkung der Änderung des Eingangssignals auf das System und verwenden Sie ggf. Instrumente und Messgeräte.Nachdem der Test jeder Funktionseinheit abgeschlossen ist, verbinden Sie alle Programme und testen Sie die Schnittstelle jedes Teils.bis zufrieden.
Verfahrensprüfungen können in einem Labor oder vor Ort durchgeführt werden.Wenn der Programmtest vor Ort durchgeführt wird, ist es notwendig, die SPS vom Baustellensignal zu trennen, um Unfälle zu vermeiden.
7. Erstellung des Programmhandbuchs
Das Programmhandbuch ist ein umfassendes Beschreibungsdokument des gesamten Programminhalts und eine Zusammenfassung der gesamten Programmgestaltungsarbeit.Der Hauptzweck des Schreibens besteht darin, den Benutzern des Programms die Grundstruktur des Programms und den Umgang mit bestimmten Problemen sowie die Methode zum Lesen des Programms und die Dinge, die bei der Verwendung beachtet werden sollten, verständlich zu machen.
Die Programmspezifikation umfasst im Allgemeinen die Grundlage des Programmdesigns, die Grundstruktur des Programms, die Analyse jeder Funktionseinheit, die verwendeten Formeln und Prinzipien, die Quelle und den Betriebsprozess jedes Parameters, die Testsituation des Programms usw.
Jeder Schritt in dem obigen Prozess ist ein unverzichtbares Glied in der Entwicklung des Anwendungsprogramms.Um ein gutes Anwendungsprogramm zu entwerfen, muss jeder Link gut gemacht sein.Der Kern der Anwendungsprogrammierung ist jedoch das Schreiben des Programms, und andere Schritte stehen in seinem Dienst.
8. Häufig verwendete Programmiermethoden
Zu den SPS-Programmiermethoden gehören hauptsächlich die Experience-Design-Methode und die Logik-Design-Methode.Das logische Design basiert auf der logischen Algebra, indem die logischen Ausdrücke der Ein- und Ausgabe geschrieben und dann in ein Leiterdiagramm umgewandelt werden.Da der allgemeine Logikentwurfsprozess komplizierter und der Zyklus länger ist, wenden die meisten von ihnen die empirische Entwurfsmethode an.Wenn das Steuerungssystem komplizierter ist, können Sie das Flussdiagramm verwenden.Das sogenannte empirische Design basiert auf einigen typischen Anwendungen, wählt gemäß den spezifischen Anforderungen des gesteuerten Objekts für das Steuersystem einige grundlegende Verknüpfungen aus, kombiniert, modifiziert und verbessert sie, sodass daraus ein Programm wird, das der Steuerung entspricht Anforderungen.Die allgemeine empirische Entwurfsmethode hat keine gemeinsamen Regeln, die man befolgen kann, und zwar nur, indem man sich in einer Vielzahl von Programmentwürfen kontinuierlich anhäuft und bereichert und nach und nach einen eigenen Designstil bildet.Die Qualität eines Programmentwurfs und der dafür benötigte Zeitaufwand haben oft viel mit der Erfahrung des Programmierers zu tun.
Viele der sogenannten häufig verwendeten Basisverbindungen werden von der Umwandlung des Steuerkreises des Relaisschützes abgeleitet.Es ist dem Schaltplan des Relaisschützes sehr ähnlich, und auch die Signaleingabe, -ausgabe und Steuerfunktionen sind in etwa gleich.Für Ingenieure und Techniker, die mit den Konstruktionsprinzipien von Relaisschützsteuerungen vertraut sind, ist es zweifellos sehr bequem und schnell, den Entwurf der Kontaktplansprache zu beherrschen.
4. Anti-Interferenz-Design des SPS-Steuerungssystems
Obwohl die SPS speziell für industrielle Produktionsumgebungen entwickelt wurde und über eine starke Anti-Interferenz-Fähigkeit verfügt, kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit der SPS beeinträchtigt werden, wenn die Umgebung zu rau ist, die elektromagnetischen Interferenzen besonders stark sind oder die SPS falsch installiert und verwendet wird Kontrollsystem.Bringen Sie versteckte Gefahren mit sich.Daher muss beim Entwurf des SPS-Steuerungssystems auch auf das Anti-Interferenz-Design des Systems geachtet werden.
1. Maßnahmen gegen Netzstörungen
Die Praxis hat gezeigt, dass es viele Situationen gibt, in denen die SPS-Steuerung aufgrund von Störungen durch die Stromversorgung ausfällt.Die normale Stromversorgung des SPS-Systems erfolgt über das Netz.Aufgrund der weiten Abdeckung des Stromnetzes wird es in allen Räumen elektromagnetischen Störungen ausgesetzt sein und Spannung und Strom auf der Leitung induzieren.Insbesondere Änderungen innerhalb des Stromnetzes, Überspannungen bei Schaltvorgängen, Start und Stopp großer Stromanlagen, Oberschwingungen, die durch AC- und DC-Übertragungen verursacht werden, und Kurzschlüsse im Stromnetz, transiente Auswirkungen usw. werden über die Übertragungsleitung an die Stromversorgung übertragen.Ergreifen Sie die folgenden Maßnahmen, um den Ausfall des SPS-Steuerungssystems zu reduzieren, der durch Störungen der Stromversorgung verursacht wird.
(1) Verwenden Sie ein Netzteil mit hervorragender Leistung, um die durch das Stromnetz verursachten Störungen zu unterdrücken.In der SPS-Steuerung nimmt die Stromversorgung eine sehr wichtige Stellung ein.Stromnetzstörungen in das SPS-Steuerungssystem erfolgen hauptsächlich durch die Stromversorgung des SPS-Systems (z. B. CPU-Stromversorgung, E/A-Stromversorgung usw.), die Senderstromversorgung und die Instrumentenstromversorgung mit direkter elektrischer Verbindung mit dem SPS-System.Nun, für die Stromversorgung des SPS-Systems wird im Allgemeinen das Netzteil mit besserer Isolationsleistung verwendet, aber für die Stromversorgung des Senders und die Stromversorgung des Instruments mit direkter elektrischer Verbindung zum SPS-System hat es nicht erhalten genug Aufmerksamkeit, obwohl ein gewisses Maß an Isolierung angenommen wurde.Maßnahmen, aber im Allgemeinen nicht ausreichend, vor allem weil die Verteilungsparameter des verwendeten Trenntransformators groß sind, die Fähigkeit zur Unterdrückung von Störungen schlecht ist und Gleichtaktstörungen und Gegentaktstörungen durch Leistungskopplung in Reihe geschaltet sind.Daher sollten für die Stromversorgung von Sendern und gemeinsam genutzten Signalinstrumenten Verteiler mit kleiner verteilter Kapazität und großen Unterdrückungsbändern (wie z.Um eine unterbrechungsfreie Netzeinspeisung zu gewährleisten, kann außerdem eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) eingesetzt werden, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu verbessern.Und die USV hat auch eine starke Interferenzisolationsleistung, was eine ideale Stromversorgung für SPS-Steuerungssysteme ist.
(2).Hardware-Filtermaßnahmen In Fällen mit starken Störungen oder hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit sollte ein Trenntransformator mit Schirmschicht verwendet werden, um das SPS-System mit Strom zu versorgen.Auf der Primärseite des Trenntransformators kann auch ein Filter in Reihe geschaltet werden, wie in der Abbildung gezeigt.
(3) Wählen Sie den Erdungspunkt richtig aus und verbessern Sie das Erdungssystem
2. Erdungsdesign des Steuerungssystems
Eine gute Erdung ist eine wichtige Voraussetzung für den zuverlässigen Betrieb der SPS, wodurch versehentliche Stromschlaggefahren vermieden werden können.Die Erdung dient normalerweise zwei Zwecken, einer dient der Sicherheit und der andere dient der Unterdrückung von Störungen.Ein perfektes Erdungssystem ist eine der wichtigsten Maßnahmen für das SPS-Steuerungssystem, um elektromagnetischen Störungen zu widerstehen.Die Erdungsmethoden des Erdungssystems können im Allgemeinen in drei Methoden unterteilt werden: Reihen-Einzelpunkt-Erdung, parallele Einzelpunkt-Erdung, Mehrfach-Einzelpunkt-Erdung, die die dritte A-Erdungsmethode ist.PLC übernimmt die dritte Erdungsmethode, d. h. separate Erdung.
Das Erdungskabel des SPS-Steuerungssystems umfasst Systemerde, Abschirmungserde, AC-Erde und Schutzerde.Die Störung des Erdungssystems zum SPS-System ist hauptsächlich auf die ungleichmäßige Verteilung des Potentials jedes Erdungspunkts zurückzuführen.Zwischen verschiedenen Erdungspunkten besteht eine Erdpotentialdifferenz, die einen Erdschleifenstrom verursacht und den normalen Betrieb des Systems beeinträchtigt.Beispielsweise muss die Kabelschirmschicht an einem Punkt geerdet werden.Wenn die Abschirmschicht des Kabels Wenn beide Enden geerdet sind, besteht eine Erdpotentialdifferenz, und Strom fließt durch die Abschirmschicht.Wenn anormale Bedingungen wie Blitzeinschläge auftreten, ist der Erdungsstrom größer.Außerdem können die Abschirmschicht, der Erdungsdraht und die Erde eine geschlossene Schleife bilden.Unter der Wirkung des sich ändernden Magnetfelds erscheint in der Abschirmschicht ein induzierter Strom, der den Signalschaltkreis durch die Kopplung zwischen der Abschirmschicht und dem Kerndraht stört.Wenn das System mit einer anderen Erdung verwechselt wird, kann die resultierende Massezirkulation zu einer ungleichen Potentialverteilung auf der Erde führen, was den normalen Betrieb der Logikschaltung und der Analogschaltung in der SPS beeinträchtigt.Die Logikspannungsstörungstoleranz der SPS ist gering, und die Logik-Die Verteilungsstörung des Massepotentials kann leicht die logische Operation und Datenspeicherung der SPS beeinträchtigen, was zu Datenverwirrung, Programmablauf oder Absturz führt.Die Verteilung des simulierten Massepotentials führt zu einer Verringerung der Messgenauigkeit, was zu einer starken Verzerrung und Fehlfunktion der Signalmessung und -steuerung führt.
3. Maßnahmen zur Vermeidung von E/A-Störungen
Die durch das Signal eingeführte Interferenz führt dazu, dass das E/A-Signal nicht normal funktioniert und die Messgenauigkeit stark reduziert wird.In schweren Fällen führt dies zu Schäden an Komponenten.Bei Systemen mit schlechter Isolationsleistung führt dies auch zu gegenseitigen Interferenzen zwischen Signalen, zu einem Rückfluss des gemeinsamen Erdungssystems und zu Änderungen von Logikdaten, Fehlfunktionen oder Abstürzen.Die folgenden Maßnahmen können ergriffen werden, um die Auswirkungen von E/A-Störungen auf das SPS-System zu reduzieren.
(1) E/A-Module unter dem Gesichtspunkt der Entstörung auswählen
(2) Achtung bei Installation und Verdrahtung:
①Die Stromleitungen, Steuerleitungen und SPS-Stromleitungen und E/A-Leitungen sollten separat verdrahtet werden, und der Trenntransformator sollte mit der SPS und den E/A mit verdrillten Paaren verbunden werden.Trennen Sie die I/O-Leitung und die High-Power-Leitung der SPS.Wenn sie sich im selben Leitungssteckplatz befinden müssen, kann eine Partition hinzugefügt werden.Am besten verlegen Sie die Leitungen in getrennten Slots.Halten Sie Ablenkungen auf ein Minimum.
②SPS sollte weit entfernt von starken Störquellen wie Elektroschweißmaschinen, Hochleistungs-Siliziumgleichrichtern und Großgeräten sein und darf nicht im selben Schaltschrank wie Hochspannungs-Elektrogeräte installiert werden.Die SPS im Schaltschrank sollte weit von der Stromleitung entfernt sein (der Abstand zwischen den beiden sollte größer als 200 mm sein).Induktive Lasten, die im selben Schrank wie die SPS installiert sind, wie z. B. Relais mit hoher Leistung und Spulen von Schützen, sollten mit RC-Kreisen parallel geschaltet werden.
③Eingang und Ausgang der SPS getrennt führen, Schaltwert und Analogwert ebenfalls getrennt verlegen.Die Übertragung des Analogsignals sollte abgeschirmtes Kabel verwenden, die Abschirmschicht sollte an einem Ende geerdet sein und der Erdungswiderstand sollte weniger als 1/10 des Widerstands der Abschirmschicht betragen.
④ Verwenden Sie nicht dasselbe Kabel für die AC-Ausgangsleitung und die DC-Ausgangsleitung, und die Ausgangsleitung sollte so weit wie möglich von der Hochspannungsleitung und der Stromleitung entfernt sein, um Parallelschaltungen zu vermeiden.
(3) Berücksichtigen Sie die Verdrahtung der E/A-Klemme:
Im Allgemeinen sollte die Eingangsverdrahtung nicht zu lang sein, aber wenn die Umgebungsstörungen gering und der Spannungsabfall gering sind, kann die Eingangsverdrahtung entsprechend länger sein.Die Ein-/Ausgangsleitungen sollten getrennt werden.Verbinden Sie die Eingangsklemme so weit wie möglich in Form eines Schließers, damit der kompilierte Kontaktplan mit dem leicht lesbaren Schaltplan des Relais übereinstimmt.Außer Not-Halt, Begrenzungsschutz etc.
Die Verdrahtung der Ausgangsklemmen ist in einen unabhängigen Ausgang und einen gemeinsamen Ausgang unterteilt.In verschiedenen Gruppen können Ausgangsspannungen unterschiedlicher Art und Spannungspegel verwendet werden.Der Ausgang in derselben Gruppe kann jedoch nur die Stromversorgung des gleichen Typs und der gleichen Spannungsebene verwenden.Da die Ausgangskomponenten der SPS auf der gedruckten Schaltungsplatine untergebracht und mit der Klemmenplatte verbunden sind, wird die gedruckte Schaltungsplatine verbrannt, wenn die mit den Ausgangskomponenten verbundene Last kurzgeschlossen wird.Bei Verwendung des Relaisausgangs beeinflusst die Größe der induktiven Last, die er trägt, die Lebensdauer des Relais.Daher sollte bei Verwendung einer induktiven Last diese vernünftig ausgewählt oder ein Trennrelais hinzugefügt werden.
(4) Wählen Sie den richtigen Erdungspunkt und verbessern Sie das Erdungssystem
(5) Unterdrückung von Frequenzumrichterstörungen
5. Debugging des SPS-Steuerungssystems
Das Debuggen des Systems ist ein notwendiger Schritt, bevor das System offiziell in Betrieb genommen wird.Anders als das Relaissteuerungssystem verfügt das SPS-Steuerungssystem sowohl über Hardware- als auch über Software-Debugging.Verglichen mit dem Relaissteuerungssystem ist das Hardware-Debugging des SPS-Steuerungssystems relativ einfach, hauptsächlich das Kompilieren und Debuggen des SPS-Programms.Im Allgemeinen kann es gemäß den folgenden Schritten durchgeführt werden: Kompilierung des Anwendungsprogramms und Offline-Debugging, Hardwareinspektion des Steuerungssystems, Online-Debugging des Anwendungsprogramms, Debugging vor Ort, Zusammenfassung relevanter Materialien, und das System wird offiziell in Betrieb genommen.
