Trong thiết kế hệ thống PLC, bước đầu tiên là xác định chương trình hệ thống, bước tiếp theo là lựa chọn thiết kế PLC. Lựa chọn PLC, chủ yếu là xác định nhà sản xuất PLC và các mẫu PLC cụ thể. Đối với chương trình hệ thống yêu cầu hệ thống phân tán,
Tôi nghĩ cần có những khía cạnh sau:
I. nhà sản xuất PLC
Xác định nhà sản xuất PLC, chủ yếu nên xem xét các yêu cầu của người sử dụng thiết bị, nhà thiết kế đối với các nhà sản xuất PLC khác nhau và thói quen thiết kế, tính nhất quán của các sản phẩm hỗ trợ và dịch vụ kỹ thuật và các yếu tố khác. Về nguyên tắc, hãy xem xét độ tin cậy của PLC, miễn là sản phẩm của các công ty lớn nước ngoài thì sẽ không có vấn đề về độ tin cậy kém.
Cá nhân tôi tin rằng, nói chung, đối với việc điều khiển các thiết bị độc lập hoặc các trường hợp hệ thống điều khiển đơn giản hơn, việc hỗ trợ các sản phẩm PLC của Nhật Bản, nói một cách tương đối, tiết kiệm chi phí có những lợi thế nhất định. Đối với chức năng truyền thông mạng có quy mô hệ thống lớn hơn đòi hỏi hệ thống điều khiển phân tán mở, cao, hệ thống I / O từ xa, việc sản xuất PLC ở Châu Âu và Hoa Kỳ trong chức năng truyền thông mạng sẽ thuận lợi hơn. Ngoài ra, đối với một số ngành đặc biệt (ví dụ: luyện kim, thuốc lá, v.v.) nên lựa chọn những ngành liên quan có lịch sử hoạt động, hệ thống PLC trưởng thành và đáng tin cậy.
II. số điểm đầu vào và đầu ra (I/O)
Số lượng điểm vào/ra của PLC là một trong những thông số cơ bản của PLC. Số lượng điểm I/O phải được xác định trên cơ sở tổng tất cả các điểm I/O cần thiết cho thiết bị điều khiển. Nói chung, PLC cần có biên độ điểm I/O thích hợp. Thông thường dựa trên số lượng điểm đầu vào và đầu ra thống kê, sau đó thêm 10% đến 20% biên độ có thể mở rộng, làm dữ liệu ước tính điểm đầu vào và đầu ra. Thứ tự thực tế cũng cần điều chỉnh theo đặc tính sản phẩm PLC của nhà sản xuất.
III. dung lượng bộ nhớ
Dung lượng bộ nhớ là chính bộ điều khiển khả trình có thể cung cấp kích thước của bộ lưu trữ phần cứng, dung lượng chương trình là kích thước của bộ lưu trữ được ứng dụng người dùng sử dụng trong bộ nhớ, do đó dung lượng chương trình nhỏ hơn dung lượng bộ nhớ. Giai đoạn thiết kế, do ứng dụng người dùng chưa được chuẩn bị nên các kỹ sư PLC của microsoft có thể lấy thông tin có thể nâng cao kiến thức có thể nâng cao kỹ năng năng lực chương trình trong giai đoạn thiết kế chưa biết, cần biết sau khi gỡ lỗi chương trình. Để thiết kế việc lựa chọn dung lượng chương trình có thể có một ước tính nhất định, thường được sử dụng để thay thế ước tính dung lượng bộ nhớ. Ước tính dung lượng bộ nhớ PLC không phải là một công thức cố định, nhiều tài liệu đưa ra một công thức khác, thường là theo số lượng điểm I/O kỹ thuật số từ 10 đến 15 lần, cộng với 100 lần số điểm I/O tương tự, số bộ nhớ cho tổng số từ (16-bit word), sau đó bằng 25% số này số để xem xét tổng số từ (16-bit word) và ngoài ra, 25% số này sau đó được coi là số dư.
IV. Chức năng điều khiển
Việc lựa chọn bao gồm việc lựa chọn các đặc tính như hàm số học, chức năng điều khiển, chức năng giao tiếp, chức năng lập trình, chức năng chẩn đoán và tốc độ xử lý.
(i) Hàm số học
Các hàm số học PLC đơn giản bao gồm các phép toán logic, chức năng định giờ và đếm; các hàm số học PLC thông thường cũng bao gồm dịch chuyển dữ liệu, so sánh và các hàm số học khác; các hàm số học phức tạp hơn như các phép toán đại số, truyền dữ liệu, v.v.; PLC quy mô lớn có các hoạt động PID tương tự và các hàm số học nâng cao khác. Với sự xuất hiện của các hệ thống mở, hiện nay trong PLC có chức năng giao tiếp, một số sản phẩm có giao tiếp với máy tính cấp dưới, một số sản phẩm có giao tiếp với chính máy hoặc máy tính cấp trên, một số sản phẩm còn có dữ liệu mạng của nhà máy, doanh nghiệp chức năng giao tiếp. Lựa chọn thiết kế phải dựa trên yêu cầu của ứng dụng thực tế, lựa chọn hợp lý các chức năng tính toán cần thiết. Hầu hết các ứng dụng, chỉ có các phép toán logic, chức năng định giờ và đếm, một số ứng dụng yêu cầu truyền và so sánh dữ liệu, khi được sử dụng để phát hiện và điều khiển tương tự, sử dụng các phép toán đại số, chuyển đổi số và các phép toán PID. Những người khác yêu cầu hoạt động giải mã và mã hóa khi hiển thị dữ liệu.
(ii) chức năng điều khiển
Các chức năng điều khiển, bao gồm các hoạt động điều khiển PID, các hoạt động điều khiển bù cấp tiến, các hoạt động điều khiển tỷ lệ, v.v., phải được xác định theo các yêu cầu điều khiển. PLC chủ yếu được sử dụng để điều khiển logic tuần tự, do đó, hầu hết các trường hợp thường sử dụng bộ điều khiển một vòng hoặc nhiều vòng để giải quyết vấn đề điều khiển analog và đôi khi cũng sử dụng một tiểu blog đầu vào và đầu ra thông minh chuyên dụng. Các kỹ sư PLC có thể lấy thông tin nhằm nâng cao kiến thức, nâng cao kỹ năng để hoàn thiện các chức năng điều khiển cần thiết, cải tiến khả năng xử lý của PLC, cải thiện chức năng điều khiển. chức năng điều khiển, nâng cao tốc độ xử lý của PLC và tiết kiệm dung lượng bộ nhớ. Ví dụ, việc sử dụng các bộ điều khiển PID, bộ đếm tốc độ cao, bộ tương tự có bù tốc độ, bộ chuyển đổi mã ASC.
(iii) chức năng giao tiếp
Hệ thống PLC cỡ lớn và vừa cần hỗ trợ nhiều loại bus trường và các giao thức truyền thông tiêu chuẩn (như TCP/IP), khi cần, có thể kết nối với mạng quản lý nhà máy (TCP/IP). Các giao thức truyền thông phải phù hợp với tiêu chuẩn truyền thông ISO/IEEE, phải là một mạng truyền thông mở.
Các giao diện truyền thông của hệ thống PLC phải bao gồm các giao diện truyền thông nối tiếp và song song (RS2232C/422A/423/485), cổng giao tiếp RIO, Ethernet công nghiệp, các giao diện DCS thường được sử dụng, v.v.; Bus truyền thông PLC cỡ trung bình và lớn (bao gồm các thiết bị giao diện và cáp) phải có cấu hình dự phòng 1: 1, bus truyền thông phải phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế và khoảng cách liên lạc phải đáp ứng yêu cầu thực tế của thiết bị.
Trong mạng truyền thông của hệ thống PLC, tốc độ truyền thông mạng cấp trên phải lớn hơn 1Mbps và tải truyền thông không quá 60%. Các dạng mạng truyền thông chính của hệ thống PLC như sau:
(1) PC là chủ, nhiều PLC cùng kiểu máy làm nô lệ, tạo thành một mạng PLC đơn giản;
(2) 1 PLC master, PLC khác cùng loại với PLC phụ, tạo thành mạng PLC master-slave;
(3) Mạng PLC được kết nối với DCS lớn dưới dạng mạng con của DCS thông qua giao diện mạng cụ thể;
(4) Mạng PLC chuyên dụng (mạng truyền thông PLC chuyên dụng của từng nhà sản xuất).
PLC, để giảm bớt các nhiệm vụ giao tiếp của CPU, theo nhu cầu thực tế của thành phần mạng, nên chọn bộ xử lý giao tiếp có chức năng giao tiếp khác nhau (chẳng hạn như point-to-point, fieldbus, Ethernet công nghiệp).
(iv) Chức năng lập trình
Chế độ lập trình ngoại tuyến: PLC và lập trình viên dùng chung một CPU, khi lập trình viên ở chế độ lập trình, CPU chỉ cung cấp dịch vụ cho lập trình viên và không điều khiển các thiết bị hiện trường. Sau khi hoàn thành việc lập trình, lập trình viên chuyển sang chế độ hoạt động và CPU điều khiển các thiết bị hiện trường mà không cần lập trình. Chế độ lập trình ngoại tuyến có thể giảm chi phí hệ thống nhưng không thuận tiện khi sử dụng và gỡ lỗi.
Phương pháp lập trình trực tuyến: CPU và lập trình viên có CPU riêng, CPU chủ chịu trách nhiệm điều khiển trường và trao đổi dữ liệu với lập trình viên trong một chu kỳ quét, lập trình viên gửi chương trình hoặc dữ liệu được chuẩn bị trực tuyến đến máy chủ và máy chủ chạy theo chương trình mới nhận được trong chu kỳ quét tiếp theo. Cách tiếp cận này tốn kém hơn nhưng hệ thống dễ gỡ lỗi và vận hành và thường được sử dụng trong các PLC cỡ lớn và vừa.
Năm ngôn ngữ lập trình được tiêu chuẩn hóa: Biểu đồ chức năng tuần tự (SFC), Sơ đồ bậc thang (LD), Sơ đồ khối chức năng (FBD) ba loại ngôn ngữ đồ họa và Danh sách câu lệnh (IL), Văn bản có cấu trúc (ST) hai loại ngôn ngữ văn bản. Ngôn ngữ lập trình được chọn phải tuân thủ các tiêu chuẩn của nó (IEC6113123), nhưng cũng phải hỗ trợ nhiều dạng lập trình ngôn ngữ khác nhau, chẳng hạn như C, Basic, Pascal, v.v., để đáp ứng các yêu cầu kiểm soát trong các trường hợp kiểm soát đặc biệt.
(E) tốc độ xử lý
PLC hoạt động bằng cách quét. Từ quan điểm yêu cầu thời gian thực, tốc độ xử lý phải càng nhanh càng tốt, nếu thời lượng tín hiệu nhỏ hơn thời gian quét, PLC sẽ không quét tín hiệu, dẫn đến mất dữ liệu tín hiệu.
Tốc độ xử lý liên quan đến độ dài của chương trình người dùng, tốc độ xử lý của CPU, chất lượng phần mềm, v.v. Hiện tại, PLC tiếp xúc phản hồi nhanh, tốc độ cao, thời gian thực hiện mỗi lệnh nhị phân khoảng {{0}},2 đến 0,4 μs, do đó nó có thể thích ứng với các yêu cầu điều khiển cao, các yêu cầu tương ứng của nhu cầu ứng dụng nhanh chóng. Chu kỳ quét (chu kỳ quét bộ xử lý) phải đáp ứng: thời gian quét của PLC nhỏ không quá 0.5ms/K; thời gian quét của PLC cỡ lớn và vừa không quá 0,2ms/K.
V. Mô hình PLC
Loại PLC:PLC được chia thành hai loại theo cấu trúc của toàn bộ loại và loại mô-đun.
PLC I/{0}} tích hợp ít điểm hơn và tương đối cố định nên người dùng có ít không gian lựa chọn hơn, thường được sử dụng cho các hệ thống điều khiển nhỏ. Đại diện cho loại PLC này là: dòng S{1}} của Siemens, dòng FX của Mitsubishi, dòng CPM1A của Omron.
PLC loại mô-đun cung cấp nhiều loại mô-đun I/O có thể được cắm vào đế PLC, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho người dùng tùy theo nhu cầu lựa chọn và cấu hình hợp lý các điểm I/O của hệ thống điều khiển. Do đó, cấu hình của loại mô-đun PLC linh hoạt hơn, thường được sử dụng cho các hệ thống điều khiển vừa và lớn. Ví dụ: dòng S{1}} và dòng S{2}} của Siemens, dòng Q của Mitsubishi, dòng CVM1 của Omron.
VI. Lựa chọn mô-đun khác nhau
(A) mô-đun I/O kỹ thuật số
Việc lựa chọn các mô-đun đầu vào và đầu ra kỹ thuật số nên xem xét các yêu cầu ứng dụng. Ví dụ, mô-đun đầu vào nên xem xét mức tín hiệu đầu vào, khoảng cách truyền và các yêu cầu ứng dụng khác. Có nhiều loại mô-đun đầu ra, chẳng hạn như loại đầu ra tiếp điểm rơle, loại đầu ra thyristor hai chiều AC120V/23V, điều khiển bằng bóng bán dẫn DC24V, điều khiển bằng bóng bán dẫn DC48V, v.v.
Thông thường mô-đun đầu ra rơle có giá thấp, sử dụng nhiều loại điện áp và các ưu điểm khác, nhưng tuổi thọ ngắn hơn, thời gian đáp ứng dài hơn, khi sử dụng cho tải cảm ứng cần tăng mạch hấp thụ đột biến; Thời gian đáp ứng của mô-đun đầu ra thyristor hai chiều nhanh hơn khi chuyển đổi thường xuyên, các trường hợp tải hệ số công suất cảm ứng thấp, nhưng giá đắt hơn và khả năng quá tải kém.
Ngoài ra, các mô-đun đầu vào và đầu ra theo số điểm đầu vào và đầu ra có thể được chia thành: 8 điểm, 16 điểm, 32 điểm và các thông số kỹ thuật khác, việc lựa chọn cần được trang bị hợp lý theo nhu cầu thực tế.
(B) mô-đun I/O tương tự
Mô-đun đầu vào tương tự, theo loại tín hiệu đầu vào tương tự, có thể được chia thành: loại đầu vào hiện tại, loại đầu vào điện áp, loại đầu vào cặp nhiệt điện. Loại đầu vào hiện tại thường có mức tín hiệu là 4 ~ 20mA hoặc 0 ~ 20mA; mô-đun đầu vào loại điện áp thường có mức tín hiệu là 0 ~ 10V, -5V ~ +5V, v.v. Một số mô-đun đầu vào tương tự tương thích với tín hiệu đầu vào điện áp hoặc dòng điện.
Mô-đun đầu ra tương tự cũng được chia thành mô-đun đầu ra loại điện áp và mô-đun đầu ra loại hiện tại, tín hiệu đầu ra hiện tại thường là 0-20mA, 4-20mA; tín hiệu đầu ra loại điện áp thường là 0 ~ 0V, -10V ~ +10V, v.v.
Các mô-đun đầu vào và đầu ra tương tự, theo số lượng kênh đầu vào và đầu ra có thể được chia thành 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh và các thông số kỹ thuật khác.
(C) Mô-đun chức năng
Các mô-đun chức năng bao gồm mô-đun giao tiếp, mô-đun định vị, mô-đun đầu ra xung, mô-đun đếm tốc độ cao, mô-đun điều khiển PID, mô-đun điều khiển nhiệt độ, v.v. Việc lựa chọn PLC cần tính đến khả năng kết hợp các mô-đun chức năng, việc lựa chọn các mô-đun chức năng liên quan đến hai khía cạnh phần cứng và phần mềm.
Về phần cứng, trước tiên cần xem xét mô-đun chức năng có thể dễ dàng kết nối với PLC, PLC cần có các kết nối, vị trí lắp đặt và giao diện liên quan, cáp kết nối và các phụ kiện khác. Trong phần mềm, PLC cần có chức năng điều khiển tương ứng, có thể thuận tiện cho việc lập trình mô-đun chức năng. Ví dụ, PLC dòng FX của Mitsubishi thông qua lệnh "FROM" và "TO" có thể dễ dàng điều khiển mô-đun chức năng tương ứng.
VII. Hàm dự phòng
(A) dự phòng bộ điều khiển
1, đơn vị xử lý quan trọng: CPU (bao gồm bộ nhớ) và nguồn điện phải dự phòng 1B1.
2, khi cần phần cứng PLC và phần mềm dự phòng nóng cũng có thể được sử dụng để tạo thành một hệ thống dự phòng dự phòng nóng, 2 dự phòng hoặc 3 hệ thống dự phòng dự phòng chịu lỗi.
(B) Dự phòng đơn vị giao diện I/O
1, mạch điều khiển của thẻ I/O đa điểm phải có cấu hình dự phòng.
2, Thẻ I/O đa điểm của các điểm phát hiện quan trọng có thể được cấu hình dự phòng. 3) Tùy theo nhu cầu về các tín hiệu I/O quan trọng, có thể chọn các đơn vị giao diện I/O sửa đổi 2-sửa đổi hoặc 3-sửa đổi.