过程控制的三大系统,PLC,DCS,FCS,它们在工业自动化生产线中都能够非常好的满足生产需要,成为工业生产不可缺少的技术。
PLC
(1)从开关量控制发展到顺序控制、运送处理,是从下往上的。
(2)连续PID控制等多功能,PID在中断站中。
(3)可用一台PC机为主站,多台同型PLC为从站。
(4)也可一台PLC为主站,多台同型PLC为从站,构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是:有用户编程时,不必知道通信协议,只要按说明书格式写就行。
(5)PLC网格既可作为独立DCS/TDCS,也可作为DCS/TDCS的子系统。
(6)大系统同DCS/TDCS,如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
(7)PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等,GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
(8)主要用于工业过程中的顺序控制,新型PLC也兼有闭环控制功能。
(9)制造商:GOULD(美)、AB(美)、GE(美)、OMRON(日)、MITSUBISHI(日)、Siemens(德)等。
DCS或TDCS
(1)分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C(Communication,Computer,Control、CRT)技术于一身的监控技术。
(2)从上到下的树状拓扑大系统,其中通信(Communication)是关键。
(3)PID在中断站中,中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
(4)是树状拓扑和并行连续的链路结构,也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
(5)模拟信号,A/D—D/A、带微处理器的混合。
(6)一台仪表一对线接到I/O,由控制站挂到局域网LAN。
(7)DCS是控制(工程师站)、操作(操作员站)、现场仪表(现场测控站)的3级结构。
(8)缺点是成本高,各公司产品不能互换,不能互操作,大DCS系统是各家不同的。
(9)用于大规模的连续过程控制,如石化等。
(10)制造商:Bailey(美)、Westinghous(美)、HITACH(日)、LEEDS&NORTHRMP(美)、SIEMENS(德)、Foxboro(美)、ABB(瑞士)、Hartmann&Braun(德)、Yokogawa(日)、Honewell(美国)、Taylor(美)等。
FCS
(1)基本任务是:本质(本征)安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
(2)全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
(3)用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心,取代每台仪器两根线。
(4)在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。
(5)多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。
(6)是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。
(7)用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
(8)由现场电脑操纵,还可挂到上位机,接同一总线的上一级计算机。
(9)局域网,再可与internet相通。
(10)改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。
(11)制造商:美Honeywell、Smar、Fisher—Rosemount、AB/Rockwell、Elsag—Bailey、Foxboro、Yamatake、日Yokogawa、欧Siemens、GEC—Alsthom、Schneider、proces—Data、ABB等。
(12)3类FCS的典型
1)连续的工艺过程自动控制如石油化工,其中“本安防爆”技术是重要的,典型产品是FF、WorldFIP、Profibus—PA;
2)分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车,典型产品是Profibus—DP、CANbus;
3)多点控制如楼宇自动化,典型产品是LONWork、Profibus—FMS。
从上述基本要点的描述中,我们是否注意到一点,用于过程控制的三大系统,没有一个是针对电站而开发的,或者说,在他们开发的初期,都并非以电站做系统的控制对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为适用范围,有的在适用范围中根本就不提电站。现在奇怪的是,这三大控制系统,尤其是DCS、PLC,都在电站得到了广泛应用,而且效果也非常好。
使用模拟量信号进行远程控制变频器时,为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰,请将控制变频器的信号线与强电回路(主回路及顺控回路)分开走线。
在控制系统中,使用PLC的模拟量控制多台变频器,由于变频器本身产生强干扰信号的特性和模拟量抗干扰能力不与数字量抗干扰能力强的特性;因此为了大程度的消除变频器对模拟量的干扰,在布线和接地等方面就需要采取更加严密的措施。
一.关于布线
1.信号线与动力线必须分开走线
使用模拟量信号进行远程控制变频器时,为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰,请将控制变频器的信号线与强电回路(主回路及顺控回路)分开走线。距离应在30cm以上。即使在控制柜内,同样要保持这样的接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线长不得超过50m。
2.信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部
由于水系统的两台富士变频器离控制柜较远分别为30m和20m,因此连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内,极易受到变频器和外部设备的干扰;同时由于变频器无内置的电抗器,所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰,因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处,以保证信号线与动力线的彻底分开。
3.模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线,电线规格为0.5~2mm2。在接线时一定
要注意,电缆剥线要尽可能的短(5-7mm左右),同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来,以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。
4.为了提高接线的简易性和可靠性,推荐信号线上使用压线棒端子。
5.如无使用压线端子,接线时请注意。
二.关于接地
1.变频器的接地应该与PLC控制回路单独接地,在不能够保证单独接地的情况下,为了减少变频器对控制器的干扰,控制回路接地可以浮空,但变频器一定要保证可靠接地。在控制系统中建议将模拟量信号线的屏蔽线两端都浮空,同时由于在机组上PLC与变频器共用一个大地,因此建议在可能的情况下,将PLC单独接地或者将PLC与机组地绝缘开来。
2.变频器的接地
400V级:C种接地(接地电阻10Ω以下)。
接地线切勿与焊机及动力设备共用。
接地线请按照电气设备技术基准所规定的导线线径规格。
如35KW的变频器接地线线径推荐为22mm2,87KW的接地线线径推荐为50mm2。
接地线在可能范围内尽量短。由于变频器产生漏电流,与接地点距离太远则接地端子的电位不安定。
使用两台以上变频器的场合,请勿将接地线形成回路。
3.变频器与电机间的接线距离。
变频器与电机间的接线距离较长的场合,来自电缆的高次谐波漏电流,会对变频器和周边设备产生不利影响。因此为减少变频器的干扰,需要对变频器的载波频率进行调整。
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