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電子技術
PLC控制系統被控對象的分析與描述
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| 分析被控對象就是要詳細分析被控對象的工藝流程，了解其工作特性。此階段一定要與用戶進行深入的溝通，確保分析的全面而準確。在控制系統設計時，往往需要達到一些特定的指標和要求，即滿足實際應用或是客戶需求。在分析被控對象時，必須考慮這些指標和要求。在全面的分析之后，就需要按照一定的原則，準確地用工程化的方法描述被控對象，為控制系統設計打好基礎。 1.系統規模 根據被控對象的工藝流程、復雜程度和客戶的技術要求確定系統的規模，可以分為大、中、小三種規模。確保硬件資源有一定裕量而不浪費。 小規?？刂葡到y適用于單機或小規模生產過程，以順序控制為主，信號多為開關量，且I/O點數較少（低于128點），精度和響應時間要求不高。一般選用S7-200就可達到控制要求。 中等規?？刂葡到y適用于復雜邏輯和閉環控制的生產過程，I/O點數較多（128點到512點之間），需要完成某些特殊功能，如PID控制等。一般選用S7-300等。 大規?？刂葡到y適用于大規模過程控制、dcs系統和工廠自動化網絡控制，I/O點數較多（高于512點），被控對象的工藝過程較復雜，對于精度和響應時間要求較高。應選用具有智能控制、高速通信、數據庫、函數運算等功能的高檔plc，如S7-400等。 2.硬件配置 根據系統規模和客戶的技術對控制系統I/O點數進行估算。分析被控對象工藝過程，統計系統I/O點數和I/O類型。按照設備和生產區域的不同進行劃分，明確各個I/O點的位置和功能。再加上10%～20%的備用量列出詳細的I/O點清單。 3.軟件配置 根據控制系統設計要求選擇適合的軟件，包括系統平臺軟件、編程軟件。 上位機監控軟件的選擇。首先需考慮監控的點數限制；是否有報警顯示、趨勢分析、報表打印以及歷史記錄功能。 4.控制功能 要正確的進行控制系統的規模選擇，首先要了解各家控制器的特性，比如性能參數、應用場合、行業解決方案，以及可靠性和通用性等。如何選擇一個控制系統，一般遵循以下幾點： 控制系統是否需要冗余、I/O信號模塊是否需要冗余、通訊是否需要冗余。 控制點數有多少，包括數字量輸入和輸出點數、模擬量輸入和輸出點數。 被控對象工藝是否復雜，是否需要實現特殊功能，比如防喘控制等。 系統正常運行時，控制器的負載率是否有足夠的工作裕量；I/O信號點是否需要一定的余量。 針對數字信號，是否需要繼電器隔離；考慮輸入信號的電壓和電流等級；輸出信號是否需要固態繼電器輸出。 針對模擬量信號，是否需要安全隔離柵；信號的類型，電壓型還是電流型；電壓和電流的測量范圍。不一樣的信號類型，需要選擇不一樣的I/O信號模塊。 用于溫度測量的信號模塊，考慮是熱電阻還是熱電偶。 信號模塊是否需要在線帶電插拔更換。如果需要，還需考慮附加特殊的背板插槽。 當系統和外部出現故障時，比如信號短路或鍛爐，這時信號模塊是否需要將輸入輸出信號自動切換到預先設置的安全值。如有要求，需考慮選用故障安全型的控制器和信號模塊。 當需要和第三方設備通訊時，需考慮通訊距離的長短，以及相應的通訊接口協議等，選用不同的通訊模塊。 針對系統中的重要連鎖信號，是否需要特殊的SOE模塊，來記錄信號變化的時間先后順序。 熟悉被控對象是設計控制系統的基礎。只有深入了解被控對象以及被控過程，才能夠提出合理科學的控制方案。 1）分析被控對象。詳細分析被控對象的工藝流程，了解其工作特性。此階段一定要與用戶進行深入的溝通，確保分析得全面而準確。 2）畫出工藝流程圖。經過第一步，應對被控對象的整個工藝流程有了深入的了解，為了更直觀、簡潔的表示，畫出工藝流程圖，為后面的系統設計做準備。 3）分析并明確控制任務。根據已經做好的工藝流程圖，工程師可以把用戶提出的控制要求轉換為專業術語，對其逐一進行分解，并從控制的角度將其中的要求轉化為多個控制回路。對于過程控制系統可用P&ID圖來表示其中的控制關系。 |
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