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探析自動化控制系統(tǒng)設(shè)計方法論文
在工業(yè)控制系統(tǒng)中膠帶機控制是一個主要的控制設(shè)備,在運輸控制系統(tǒng)中占據(jù)很大的份額,由于膠帶機的控制相當(dāng)于一個單機設(shè)備的啟停控制,往往視為簡單的設(shè)備,不被人們重視,但是當(dāng)多條膠帶機時,那么系統(tǒng)的設(shè)計就是一個非常系統(tǒng)的專業(yè)的工程,整個工程就需要精心的設(shè)計、施工、編程、調(diào)試,并且通過一套整體的理論規(guī)范,從而達到優(yōu)質(zhì)、安全、方便的設(shè)備運行。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)硬件設(shè)計重點在系統(tǒng)的電源設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計。
1.1 系統(tǒng)電源設(shè)計,要區(qū)分系統(tǒng)電源和信號電源,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,與外部信號或其他的設(shè)備電源無關(guān)的電源,該電源一定在設(shè)計階段就設(shè)計成獨立電源,至少要有獨立的開關(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)計時考慮應(yīng)用UPS電源。這個問題曾經(jīng)出現(xiàn)在燒結(jié)球團豎爐控制系統(tǒng)中,該系統(tǒng)在設(shè)計時為了省錢省事,遠程通訊模塊和外部信號電源設(shè)計為同一個電源,由于外部信號的短路導(dǎo)致24V電壓瞬間降低,遠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)計時,每一個模塊為一個端子排,在每個端子排上設(shè)計一個外部電源單極開關(guān),單機開關(guān)大小適當(dāng),不易過大,以免出現(xiàn)短路及接地時不能及時斷開,影響上級開關(guān)。
1.2 控制網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計
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,因此,在遠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)場總線敷設(shè)的路由很重要,在設(shè)計和敷設(shè)總線是時要與高壓線路分離,尤其與變頻電機的動力線分離,并做好屏蔽,確保總線不受高壓線路電磁干擾,否則會引起總線通訊不穩(wěn)定,有些線路無法分開敷設(shè)總線時,應(yīng)當(dāng)穿管敷設(shè),做好管線接頭處的屏蔽防護工作。
2 軟件編程設(shè)計
軟件編程設(shè)計包括下位處理器程序設(shè)計和上位計算機操作界面編程設(shè)計,下面將分別進行詳細的論述下位處理器程序設(shè)計概要:
2.1 系統(tǒng)設(shè)計調(diào)研
針對一個新的項目,可能是一個熟悉的對象,也可能是一個新的對象,但是都必須重新調(diào)研,熟悉設(shè)備,仔細分析每一個設(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,最終達到完全掌握工藝設(shè)備的控制要求。
2.2 系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃
針對調(diào)研報告及功能流程圖、電氣設(shè)計圖紙要對系統(tǒng)進行設(shè)計規(guī)劃,設(shè)計規(guī)劃的主要目的是分解、組合程序設(shè)計。分解主要是將所有的成任務(wù)進行分類,抽象概括出相同的的任務(wù),分解成數(shù)個獨立的功能塊,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)有機的組裝成一個任務(wù)程序。
2.3 程序標(biāo)簽規(guī)范設(shè)計
最新的PLC程序設(shè)計已經(jīng)接近高級語言設(shè)計,大量的使用標(biāo)簽(相當(dāng)于高級語言中的變量),即使使用硬件IO地址也有符號變量或注釋,在設(shè)計之初應(yīng)首選標(biāo)簽或符號變量編程,這樣編寫成程序可讀性強,易于以后維護。因此標(biāo)簽變量的命名規(guī)則我認為非常重要,命名規(guī)則的目的是見名知意。根據(jù)編程經(jīng)驗,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)計與程序集中調(diào)度
根據(jù)程序設(shè)計采用模塊化、積木式設(shè)計原則,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,作為一個功能塊,比如閥類、泵、風(fēng)機等,功能塊必須要進行反復(fù)的測試,確認合格后方可應(yīng)用,作為一個成熟的功能塊庫備用。
2.5 控制功能測試
控制功能測試是一個重要的環(huán)節(jié),分每個單體功能測試和任務(wù)程序測試,設(shè)備安全啟停功能測試,每次開發(fā)一個功能塊,一定要經(jīng)過多方面測試,測試時要讓生產(chǎn)崗位人員和電氣等相關(guān)人員參與測試,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,直到測試成功,同時要提供開發(fā)測試報告,作為技術(shù)積累為以后相同場合應(yīng)用提供參考,但不能直接應(yīng)用,即使應(yīng)用也要進行同樣的測試過程,有些閥類、泵類、膠帶機等條件相同的應(yīng)用對象的功能塊,具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r值。
2.6 操作界簡單易懂統(tǒng)一圖形界面設(shè)計
上位計算機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)過確認的確認界面。趨勢界面和報警界面報表界面等,定義標(biāo)簽時應(yīng)該考慮統(tǒng)一的命名規(guī)則,可以節(jié)省時間,為將來檢查錯誤提供方便。
2.7 準(zhǔn)備交工資料
項目調(diào)試完成后要注意總結(jié),準(zhǔn)備交工資料,同時也要隨時注意是否有預(yù)料不到的情況發(fā)生,隨時進行調(diào)整。最后完成項目調(diào)試報告。
3 結(jié)語
對于一個項目,不論任何大小,從接收到項目開始,必須進行充分的調(diào)研、規(guī)劃、系統(tǒng)分析、功能設(shè)計、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,還必須進行必要的培訓(xùn),熟悉設(shè)備的性能和編程軟件的特點,制定相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范等,設(shè)計規(guī)范經(jīng)審核各方滿意后方可進行設(shè)計編程。才可以設(shè)計出健壯的、可擴展的、可讀性、可維護性較強的控制系統(tǒng)程序。
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