一、什么是PLC ?
可編程序控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC,是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。
可編程邏輯控制器PLC(Programmable Logic Controller )通常作為成套設備的控制方案,他們的特點往往是不要求很多的模擬量控制,對數(shù)字量控制極為有效、方便、可靠、經(jīng)濟。通常做為DCS的子站點,便于監(jiān)視。
PLC是為了替代繼電器控制而生,繼電器控制即用弱電信號控制強電信號。其故障查找與排除非常困難、改造工期長、費用高。美國通用汽車公司(GM)為了適應汽車型號不斷更新的需要,提出了十條技術(shù)指標在社會公開招標,制造一種新型的工業(yè)控制裝置,首先提出可編程序控制器。1969年,美國數(shù)據(jù)設備公司(DEC)研制成功。并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應用成功。
二、PLC現(xiàn)狀
目前,PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),使用情況主要分為如下幾類:
開關(guān)量邏輯控制:取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺設備的控制,也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。
工業(yè)過程控制:在工業(yè)生產(chǎn)過程當中,存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量),PLC采用相應的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。
運動控制:PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模塊,如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊,廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。
數(shù)據(jù)處理:PLC具有數(shù)學運算(含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些小型控制系統(tǒng)。
三、PLC發(fā)展趨勢
隨著PLC應用領(lǐng)域日益擴大,PLC技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進,功能日益強大,性價比越來越高。
在產(chǎn)品規(guī)模方面,向兩極發(fā)展。一方面,大力發(fā)展速度更快、性價比更高的小型和超小型PLC。以適應單機及小型自動控制的需要。另一方面,向高速度、大容量、技術(shù)完善的大型PLC方向發(fā)展。隨著復雜系統(tǒng)控制的要求越來越高和微處理器與計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對PLC的信息處理速度要求也越來越高,要求用戶存儲器容量也越來越大。
向通信網(wǎng)絡化發(fā)展。PLC網(wǎng)絡控制是當前控制系統(tǒng)和PLC技術(shù)發(fā)展的潮流。PLC與PLC之間的聯(lián)網(wǎng)通信、PLC與上位計算機、PLC與DCS的聯(lián)網(wǎng)通信已得到廣泛應用。相當多的小中型控制系統(tǒng)都采用上位計算機加可編程序控制器的方案,通過串行通信接口或網(wǎng)絡通信模塊,實現(xiàn)上位計算機與可編程序控制器交換數(shù)據(jù)信息。組態(tài)軟件引發(fā)的上位計算機編程革命,很容易實現(xiàn)兩者的通信,降低了系統(tǒng)集成的難度,節(jié)約了大量的設計時間。
向模塊化、智能化發(fā)展。為滿足工業(yè)自動化各種控制系統(tǒng)的需要,近年來,PLC廠家先后開發(fā)了不少新器件和模塊,如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障的專用智能模塊等,這些模塊的開發(fā)和應用不僅增強了功能,擴展了PLC的應用范圍,提高了系統(tǒng)的可靠性。智能I/O模塊本身就是一個小的微型計算機系統(tǒng),有很強的信息處理能力和控制功能,有的模塊甚至可以自成系統(tǒng),單獨工作。它們可以完成可編程序控制器的主CPU難以兼顧的功能,提高了可編程序控制器的適應性和可靠性。編程語言和編程工具的多樣化和標準化。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是PLC軟件進步的一種趨勢。 PLC廠家在使硬件及編程工具換代頻繁、豐富多樣、功能提高的同時,日益向制造自動化協(xié)議靠攏,使PLC的基本部件,包括輸入輸出模塊、通信協(xié)議、編程語言和編程工具等方面的技術(shù)規(guī)范化和標準化。
四、PLC控制系統(tǒng)應用實例
離子交換工藝控制(可接成套設備+管道+儀表+系統(tǒng))------除去原料液中的鈣、鎂離子項目(項目所在地---伊朗)
在氯堿行業(yè)中,鹽水中的鈣、鎂離子和其它多價金屬離子對膜電解工藝的破壞性很大。通常在一次鹽水精制中這些多價金屬離子通過化學處理和沉淀能夠除掉到一定程度。為了膜電解的穩(wěn)定,需要通過離子交換樹脂進行二次鹽水精制。本方案采用西門子300 PLC+西門子TP1500觸摸屏組合實現(xiàn)所有工藝參數(shù)的監(jiān)視與控制。工藝流程圖如下:
樹脂塔再生與切塔的控制完全由PLC自動完成,電腦可以實現(xiàn)對工藝運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測與參數(shù)修改。具體功能如下:
監(jiān)視并記錄所有工藝運行數(shù)據(jù),以歷史曲線的形式查閱。如流量、壓力、程控閥門開關(guān)狀態(tài)等;
完善的報警顯示記錄功能。包含流量計過高過低、壓力過高、及程控閥門故障報警;
根據(jù)工藝需要修改相關(guān)工藝參數(shù)。如修改各個再生步驟的純水流量大小,各步再生時間設定,參數(shù)的報警值設定,聯(lián)鎖值設定等;
擁有“防止誤操作”功能,最大限度減少誤操作對系統(tǒng)運行的影響;
失電后自動恢復上電前運行狀態(tài)功能;
自動手動無擾切換功能;
運行系統(tǒng)再生過程擁有暫停-繼續(xù)功能;
運行系統(tǒng)包含步進、步退功能;
運行系統(tǒng)具有無擾切塔功能;
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:
工藝參數(shù)設置圖如下:
現(xiàn)場設備安裝圖如下:
現(xiàn)場控制柜如下:
電腦上的監(jiān)控畫面如下: