第一章可编程序控制器概述.ppt
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1、PLC控制技术 沈阳化工大学 信息工程学院 主讲:宗学军 * * 1 1 第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 可编程序控制器当代工业自动化支柱之一 DateDate 2 2 第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 DateDate 3 3 第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 DateDate 4 4 第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 DateDate 5 5 第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 DateDate 6 6 第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 简单速度控制 (简易的同步操作) M 工作台 截刀 CLR 輸出功能
2、OFF M Y0Y2 脈沖串輸出正转 / 反转信号 PLSV 50000 Y0 Y2 可改变速度脉冲指令 M8140 伺服放大器伺服放大器 DateDate 7 7 第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 综合自动化系统组成 ERP 企业资源计划 系统 MES 制造执行系统 PCS 生产控制系统 故障诊断 现场控制系统(DCS, PLC, FCS) 综合集成软件平台 关系数据库 实时监控软件平台 实时数据库 销售管理 工艺计算 特定先控软件 模糊控制 过程动态检测 软测量 计划排产 优化调度 质量监控 成本管理 数据校正 实时优化 人力资源财务管理库存管理 企业信息集成设计建模软件 预
3、测函数控制 设备管理 工业电视监测 DateDate 8 8 第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 *计算机控制系统概述 计算机控制系统组成 计算机控制系统分类 计算机控制装置种类 * * 9 9 第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 概 述 计算机控制技术及工程应用-是把计算机技术与自动化 控制系统融为一体的一门综合性学科,是以计算机为核心部件的过 程控制系统和运动控制系统。从计算机应用的角度出发,自动化控 制工程是其重要的一个应用领域;而从自动化控制工程来看,计算 机技术又是一个主要的实现手段。下图为一个制药车间的自动化生 产流程。 DateDate1010第一章第一章
4、 可编程控制器概述可编程控制器概述 控制系统概念 计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而 来的; 常规仪表组成的自动控制系统根据不同的控制 要求,一般分成闭环控制(图1-1a所示)与开环控 制(图1-1b所示)两种结构形式; 计算机控制系统原理组成用控制计算机代替 图1-1的控制器,如图1-2所示; DateDate1111第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 (1)闭环控制系统 闭环控制系统-闭环控制系统中,测量变送器对被控对 象进行检测,把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到 控制器中,控制器将此测量值与给定值进行比较形成偏差输入,并按 照一定的控制规律产生相应的控制
5、信号驱动执行器工作,执行器产生 的操纵变量使被控对象的被控量跟踪趋近给定值,从而实现自动控制 稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭合回路,所以称此为按偏差 进行控制的闭环反馈控制系统。 euqy 控制器执行器被控对象 测量变送器 偏差给定值控制作用操纵变量被控量 测量值 r+ _ z f 干扰 图1-1(a) 闭环控制系统 DateDate1212第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 (2)开环控制系统 开环控制系统-不同于闭环系统,它不需要被控 对象的测量反馈信号,控制器直接根据给定值驱动执行器 去控制被控对象,所以这种信号的传递是单方向的。环控 制系统不能自动消除被控量与给定值之
6、间的偏差,其控制 性能不如闭环系统。 uqy 控制器执行器被控对象 给定值控制作用操纵变量被控量 r (b) 开环控制系统 DateDate1313第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 (3)计算机闭环控制系统原 理组成 计算机闭环控制系统的原理组成-是把图1-1中的 控制器用控制计算机即微型计算机及A/D(模/数)转换接 口与D/A(数/模)转换接口代替,由于计算机采用的是数 字信号传递,而一次仪表多采用模拟信号传递,因此需要 有A/D转换器将模拟量转换为数字量作为其输入信号,以及 D/A转换器将数字量转换为模拟量作为其输出信号。 图1-2 计算机控制系统原理图 DateDate1
7、414第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 (4)计算机控制系统的监控过程 步骤 a.实时数据采集-对来自测量变送器的被控量的瞬时值进 行采集和输入 ; b.实时数据处理-对采集到的被控量进行分析、比较和处 理,按一定的控制规律运算,进行控制决策; c.实时输出控制-根据控制决策,适时地对执行器发出控 制信号,完成监控任务; DateDate1515第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 控制系统分类 数据采集系统(DAS) 操作指导控制系统 (OGC) 直接数字控制系统(DDC) 监督计算机控制系统(SCC) 分散控制系统(DCS) 现场总线控制系统(FCS) DateDa
8、te1616第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 数据采集系统(DAS) 数据采集系统(Data Acquisition System)-是计算机应用于生产过程控制最早、也 是最基本的一种类型,如图1-5所示。生产过程中被控对象的大量参数经测量变送仪表发 送和A/D通道或DI通道巡回采集后送入计算机,由计算机对这些数据进行分析和处理,并 按操作要求进行屏幕显示、制表打印和越限报警。 DateDate1717第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 操作指导控制系统(OGC) 操作指导控制系统-是基于数据采集系统 的一种开环结构,如图1-6所示。计算机根据采 集到的数据以及工艺要
9、求进行最优化计算,计算 出的最优操作条件,并不直接输出控制被控对象 ,而是显示或打印出来,操作人员据此去改变各 个控制器的给定值或操作执行器,以达到操作指 导的作用。它相当于模拟仪表控制系统的手动与 半自动工作状态。OGC系统的优点是结构简单, 控制灵活和安全。缺点是要由人工操作,速度受 到限制,不能同时控制多个回路。 DateDate1818第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 操作指导控制系统(OGC) DateDate1919第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 直接数字控制系统(DDC) DDC系统-是用一台计算机不仅完成对多 个被控参数的数据采集,而且能按一定的控
10、制规律 进行实时决策,并通过过程输出通道发出控制信号 ,实现对生产过程的闭环控制,为了操作方便,DDC 系统还配置一个包括给定、显示、报警等功能的操 作控制台。DDC系统中的一台计算机不仅完全取代了 多个模拟调节器,而且在各个回路的控制方案上, 不改变硬件只通过改变程序就能有效地实现各种各 样的复杂控制。 DateDate2020第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 计 算 机 生 产 过 程 显示 打印机 报警 操作台 ) ID ,D/A( 入输程过 ) ODA / D( 出输程过 图1-7 直接数字控制系统 , 直接数字控制系统(DDC) DateDate2121第一章第一章 可
11、编程控制器概述可编程控制器概述 监督计算机控制系统(SCC) 监督计算机控制系统即SCC-是OGC系统与 常规仪表控制系统或与DDC系统综合而成的两级系统 ,如图1-8所示。显然,这属于计算机在线最优控制 的一种形式。当上位机出现故障时,可由下位机独立 完成控制。下位机直接参与生产过程控制,要求其实 时性好,可靠性高和抗干扰能力强;而上位机承担高 级控制与管理任务,应配置数据处理能力强,存储容 量大的高档计算机。 DateDate2222第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 DateDate2323第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 分散控制系统(DCS) 分散控制系统-
12、是以微处理器为基础,借助 于计算机网络对生产过程进行集中管理和分散控制 的先进计算机控制系统。由于早期开发的分散控制 系统在体系结构上具有分散式系统的特征,因此国 外将该类系统取名为分散控制系统,国内也有人将 其称为集散型控制系统,或者是分布式控制系统。 分散控制系统简称为DCS。DCS 采用分散控制、集 中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原 则。 DateDate2424第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 操作站 控制站(器) IPC、数字调节器、PLC、专用控制器 管理层计算机 操作站 控制站(器) IPC、数字调节器、PLC、专用控制器 * * 2525第一章第一章
13、可编程控制器概述可编程控制器概述 操作站 控制站(器) IPC、数字调节器、PLC、专用控制器 功能:监控( 工艺流程显示、表格显示、趋势显示、历史数据查询、报警 信息的记录、手自动切换/手动操作、参数设置、其它功能) 操作员站:一般操作功能(往往不包括系统中重要参数的设置) 工程师站:全部功能 可以通过硬件区分(设置不同的计算机系统、设置不同的键盘等等) 通过操作人员所拥有 的密码区分,硬件系统完全相同 功能:信号的采集、运算(决策)、控制信号的输出、报警 处理、网络通信(与其它控制站或者与操作站) 系统的设计系统的设计 硬件设计和实现硬件设计和实现 软件设计和实现软件设计和实现 * * 2
14、626第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 现场总线控制系统(FCS) 现场总线控制系统即FCS-是新一代分布式控 制结构。该系统改进了DCS成本高和由于各厂商的产 品通信标准不统一而造成的不能互联等弱点,采用集 管理控制功能于一身的工作站与现场总线智能仪表的 二层结构模式,把原DCS控制站的功能分散到智能型 现场仪表中去,形成一个彻底的分散控制模式。每个 现场仪表(例如变送器、执行器)都作为一个智能节点 ,都带CPU单元,可分别独立完成测量、校正、调节 、诊断等功能,靠网络协议把它们连接在一起统筹工 作。 DateDate2727第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述 控制
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- 第一章 程序 控制器 概述
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