水厂plc自控用户软件的设计探讨

《水厂plc自控用户软件的设计探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、水厂PLC自控用户软件的设计探讨摘要：在现代大型水厂建设中，自动化控制方式已越来越普及，自动化程度也越来越高，在自动化水厂中每一班当班员工仅2―4人，生产工艺过程却日益复杂精细并且严重依赖自动控制系统。在这种情况下，除了实现工艺要求完成基本控制功能外，如何使我们设计的自控系统更加可靠就变得十分重要。关键词：现代化水厂；自动控制；PLC；系统可靠性中图分类号：S611文献标识码：A一、引言我厂建于2004年，为节约人力成本，在设计之初对水厂自动化程度考虑得较高。在编写PLC控制软件时，如何尽可能的保证PLC用户程序软件的可靠性，就成了我们首要考虑得问题。我厂使用美

2、国ABPLC－5系列可编程控制器及其DH＋网络为基础的工业集散控制系统。下面结合本人近几年的水厂自控设计、运行、维护、管理经验进行一些探讨。二、自动控制系统设计构架1、宏观构架自动化程度较高的水厂一般宜采用中央控制方式（实际上是现场全自控，中央监视调度，不得已时才介入控制），实行控制功能分层：现场控制层、中央控制层、数据处理层。12现场控制层：指DH＋／controlNET及其以下的PlC子站、现场设备和仪表及其控制。中央控制层；指DH+／ControlNET同级通讯链上的同级中央控制计算机RSView及其控制。数据处理层：指LAN上的数据采集、处理、分析、表达

3、。2、各PLC子站程序设计的模块化、分层化PLC软件程序的（功能）模块化，（控制）分层化是极为重要的设计思想，极大的方便了程序设计、调试和维护，是应用所有较高级技巧、提高效率和可靠性的基础。原则上，所有具有一定规模的PLC控制软件，在设计上典型的应具有I/O映象层、设备控制层、信息传送的数据接口层、主控程序层、状态监控层等。其相互关系示意如下：图1典型PLC程序分层结构原则上，PLC控制系统应同时具有完善的分层综合控制方式。典型的，应具有纯手动、就地自动方式下手动、远程自动方式下手动、(远程)半／全自动。12各种控制方式的切换应从高到低或从低到高逐级合理进行，并

4、保证安全、平滑。在设计时须综合考虑控制方式的可靠性。例如，一个远程的全自动投药自动控制系统，理想状态下根据数学摸型和PID闭环达到最佳的优质低耗状态，不需要人为干预。然而当PLC程序发现控制曲线意外不理想，且通过自行调整参数仍不能克服时，应自动切换到远程简单闭环方式，并通知远程中控室人员调整控制参数。如果PLC程序发现PID环节失常，判断关键控制仪表出现故障，应自动切换到直接调频方式，并通知远程中控室人员直接远程手动操纵所有设备和参数，当PLC程序发现设备失控严重报警并自动停车后，才转入就地手动。三、软件设计的可靠性保证1．黑匣子技术可靠的工控系统离不开可靠的意

5、外记录技术。由于水厂自动化程度较高，人手少，生产值班人员仅2-4人，设计采用中央集中监控方式，在中央控制室2台RSView主监控计算机上同时实现生产监控、生产调度、报警日志追查等功能。在自控系统设计和调试中对常见故障均应作明确的提示说明，然而实际运行中，对不明原因的系统意外故障的快速查找分析也非常重要。这样就应设计“系统快照”式的黑匣子系统。12由于RSView数据采集速度慢(DH+带宽不足)，可能漏掉重要瞬时信号；且由于RSView功能层次划分和速度限制，数据收集不可能全面；SQL数据库采集计算机由于性能不足也不能达到工控数据实时采集，这些导致故障原因追查受阻

6、，非常有必要在PLC上设计黑匣子。值得一提的是，正是由于控制数据地址分配的规整性，才使有限的PLC地址空间存放巨大的黑匣子成为可能。(1)设计思路如果每秒采集一次，必定漏掉关键的瞬时输入信号；而如果每个扫描周期采集一次，会导致数据量过大，所以只应考虑采集变化部分。设1个扫描周期检测一次数字量输入模块I（设输出O由算法保证不采集），每次采集10个数据字（每字16位）(2)地址分配和数据定义设：黑匣子地址变址寄存器C5：0黑匣子数据区N9：0一N9：99数字输入模板I：0一I：9其中：I：0对应N9：0一N9：9、・I：l对应N9：10+N9：19…………I：9以应

7、N9：90一N9：99黑匣子截止开关N7：0／0(即故障发生标志)黑匣子复位按钮N7：0／lPLC最长扫描周期S：最短扫描周期N7:11(单位：毫秒，作观察用)(3)程序算法(见图2)12图2算法示意(4)程序说明和总结将黑匣子放在程序最后部分。根据ABPLC特性可知，当黑匣子因为所定义的事故而截止时，N9[C5:0.ACC－1+k*10](k从0至9)为截止瞬间的输入信号值(ACC=0时，ACC－1＝9)。显而易见，在设计了I／0映象区的情况下，部分变化频繁而又无关重轻的信号完全可以排除在黑匣子之外。程序内部的二进制控制开关和模拟量均可如此进行。只要具有良好的

8、程序设计风格，程序数据规