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探析自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論文
在工業(yè)控制系統(tǒng)中膠帶機(jī)控制是一個(gè)主要的控制設(shè)備,在運(yùn)輸控制系統(tǒng)中占據(jù)很大的份額,由于膠帶機(jī)的控制相當(dāng)于一個(gè)單機(jī)設(shè)備的啟�？刂�,往往視為簡單的設(shè)備,不被人們重視,但是當(dāng)多條膠帶機(jī)時(shí),那么系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是一個(gè)非常系統(tǒng)的專業(yè)的工程,整個(gè)工程就需要精心的設(shè)計(jì)、施工、編程、調(diào)試,并且通過一套整體的理論規(guī)范,從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安全、方便的設(shè)備運(yùn)行。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)重點(diǎn)在系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)。
1.1 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì),要區(qū)分系統(tǒng)電源和信號(hào)電源,外部電源和柜內(nèi)電源系統(tǒng)電源指處理器電源和模塊自身需要的電源,與外部信號(hào)或其他的設(shè)備電源無關(guān)的電源,該電源一定在設(shè)計(jì)階段就設(shè)計(jì)成獨(dú)立電源,至少要有獨(dú)立的開關(guān)控制,盡可能的與外部電源區(qū)分,防止外部電源的干擾造成系統(tǒng)電源不穩(wěn)定,系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)時(shí)考慮應(yīng)用UPS電源。這個(gè)問題曾經(jīng)出現(xiàn)在燒結(jié)球團(tuán)豎爐控制系統(tǒng)中,該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)為了省錢省事,遠(yuǎn)程通訊模塊和外部信號(hào)電源設(shè)計(jì)為同一個(gè)電源,由于外部信號(hào)的短路導(dǎo)致24V電壓瞬間降低,遠(yuǎn)程通訊模塊瞬間失電又恢復(fù)正常,造成故障判斷不清。故障恢復(fù)困難。在外部電源設(shè)計(jì)時(shí),每一個(gè)模塊為一個(gè)端子排,在每個(gè)端子排上設(shè)計(jì)一個(gè)外部電源單極開關(guān),單機(jī)開關(guān)大小適當(dāng),不易過大,以免出現(xiàn)短路及接地時(shí)不能及時(shí)斷開,影響上級(jí)開關(guān)。
1.2 控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)
隨著通訊技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在PLC通訊技術(shù)也是非常發(fā)大,大型名牌PLC廠家的控制系統(tǒng)都有雙網(wǎng)通訊的設(shè)計(jì),因此,在遠(yuǎn)程站通訊上要盡可能的選用雙網(wǎng)冗余的系統(tǒng)架構(gòu),確�？刂葡到y(tǒng)的通訊可靠�，F(xiàn)場(chǎng)總線敷設(shè)的路由很重要,在設(shè)計(jì)和敷設(shè)總線是時(shí)要與高壓線路分離,尤其與變頻電機(jī)的動(dòng)力線分離,并做好屏蔽,確�？偩�不受高壓線路電磁干擾,否則會(huì)引起總線通訊不穩(wěn)定,有些線路無法分開敷設(shè)總線時(shí),應(yīng)當(dāng)穿管敷設(shè),做好管線接頭處的屏蔽防護(hù)工作。
2 軟件編程設(shè)計(jì)
軟件編程設(shè)計(jì)包括下位處理器程序設(shè)計(jì)和上位計(jì)算機(jī)操作界面編程設(shè)計(jì),下面將分別進(jìn)行詳細(xì)的論述下位處理器程序設(shè)計(jì)概要:
2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)研
針對(duì)一個(gè)新的項(xiàng)目,可能是一個(gè)熟悉的對(duì)象,也可能是一個(gè)新的對(duì)象,但是都必須重新調(diào)研,熟悉設(shè)備,仔細(xì)分析每一個(gè)設(shè)備的特性,根據(jù)生產(chǎn)工藝要求并寫出控制功能說明書,畫出程序功能流程圖,完成后要與生產(chǎn)單位技術(shù)人員核對(duì)功能是否正確,與生產(chǎn)工藝人員及電氣技術(shù)人員充分溝通,最終達(dá)到完全掌握工藝設(shè)備的控制要求。
2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃
針對(duì)調(diào)研報(bào)告及功能流程圖、電氣設(shè)計(jì)圖紙要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃,設(shè)計(jì)規(guī)劃的主要目的是分解、組合程序設(shè)計(jì)。分解主要是將所有的成任務(wù)進(jìn)行分類,抽象概括出相同的的任務(wù),分解成數(shù)個(gè)獨(dú)立的功能塊,確定相同功能塊的編程及接口,以便將任務(wù)分配給設(shè)計(jì)組的成員分別完成。組合就是將功能塊(子程序)根據(jù)不同的任務(wù)有機(jī)的組裝成一個(gè)任務(wù)程序。
2.3 程序標(biāo)簽規(guī)范設(shè)計(jì)
最新的PLC程序設(shè)計(jì)已經(jīng)接近高級(jí)語言設(shè)計(jì),大量的使用標(biāo)簽(相當(dāng)于高級(jí)語言中的變量),即使使用硬件IO地址也有符號(hào)變量或注釋,在設(shè)計(jì)之初應(yīng)首選標(biāo)簽或符號(hào)變量編程,這樣編寫成程序可讀性強(qiáng),易于以后維護(hù)。因此標(biāo)簽變量的命名規(guī)則我認(rèn)為非常重要,命名規(guī)則的目的是見名知意。根據(jù)編程經(jīng)驗(yàn),命名規(guī)則一般使用設(shè)備的使用范圍由大范圍小范圍(大范圍小范圍)屬性等結(jié)構(gòu)來命名。
2.4 程序子程序模塊化設(shè)計(jì)與程序集中調(diào)度
根據(jù)程序設(shè)計(jì)采用模塊化、積木式設(shè)計(jì)原則,首先是劃分任務(wù),根據(jù)相關(guān)性原則,將互相有關(guān)聯(lián)的設(shè)備列為一類作為一個(gè)子程序,將具有相同的屬性和功能的設(shè)備分為一類,作為一個(gè)功能塊,比如閥類、泵、風(fēng)機(jī)等,功能塊必須要進(jìn)行反復(fù)的測(cè)試,確認(rèn)合格后方可應(yīng)用,作為一個(gè)成熟的功能塊庫備用。
2.5 控制功能測(cè)試
控制功能測(cè)試是一個(gè)重要的環(huán)節(jié),分每個(gè)單體功能測(cè)試和任務(wù)程序測(cè)試,設(shè)備安全啟停功能測(cè)試,每次開發(fā)一個(gè)功能塊,一定要經(jīng)過多方面測(cè)試,測(cè)試時(shí)要讓生產(chǎn)崗位人員和電氣等相關(guān)人員參與測(cè)試,并要他們提出各種意見,是否滿足生產(chǎn)要求,如果不滿足,再次修改,直到測(cè)試成功,同時(shí)要提供開發(fā)測(cè)試報(bào)告,作為技術(shù)積累為以后相同場(chǎng)合應(yīng)用提供參考,但不能直接應(yīng)用,即使應(yīng)用也要進(jìn)行同樣的測(cè)試過程,有些閥類、泵類、膠帶機(jī)等條件相同的應(yīng)用對(duì)象的功能塊,具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值。
2.6 操作界簡單易懂統(tǒng)一圖形界面設(shè)計(jì)
上位計(jì)算機(jī)操作界面除了要考慮基本要求外,我想考慮的是,操作的界面的設(shè)計(jì)原則,我要考慮,界面一定要分系統(tǒng)工藝界面和控制設(shè)備的彈出界面,以及要經(jīng)過確認(rèn)的確認(rèn)界面。趨勢(shì)界面和報(bào)警界面報(bào)表界面等,定義標(biāo)簽時(shí)應(yīng)該考慮統(tǒng)一的命名規(guī)則,可以節(jié)省時(shí)間,為將來檢查錯(cuò)誤提供方便。
2.7 準(zhǔn)備交工資料
項(xiàng)目調(diào)試完成后要注意總結(jié),準(zhǔn)備交工資料,同時(shí)也要隨時(shí)注意是否有預(yù)料不到的情況發(fā)生,隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。最后完成項(xiàng)目調(diào)試報(bào)告。
3 結(jié)語
對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目,不論任何大小,從接收到項(xiàng)目開始,必須進(jìn)行充分的調(diào)研、規(guī)劃、系統(tǒng)分析、功能設(shè)計(jì)、形成完整的方案,必須遵循科學(xué)的系統(tǒng)方法,只有沿著體系才能保證程序功能完善。由于設(shè)備的選型不同,硬件設(shè)備和編程方法各異,還必須進(jìn)行必要的培訓(xùn),熟悉設(shè)備的性能和編程軟件的特點(diǎn),制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范等,設(shè)計(jì)規(guī)范經(jīng)審核各方滿意后方可進(jìn)行設(shè)計(jì)編程。才可以設(shè)計(jì)出健壯的、可擴(kuò)展的、可讀性、可維護(hù)性較強(qiáng)的控制系統(tǒng)程序。
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