8440-2116数字调速控制器,PLC系统的应用程序
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产品描述
该设备是 Woodward Inc. 系列控制单元提供的几个单元之一。这些单元被设计为一系列数字控制模块。它们被构建为能够在现场进行配置,配置为控制特定的应用程序并能够在未来改变它。这些装置非常灵活,主要用于蒸汽轮机控制,但能够控制公用涡轮发电机和涡轮膨胀机型号。
该单元被列为 9907-170,一个标准的 Woodward 505E 基于微处理器的控制单元。它使用一个或两个分离级执行器来运行蒸汽涡轮机,以运行入口蒸汽阀。9907-170 能够操作蒸汽轮机的单次抽汽和进气。
505E 系列配备基于菜单的软件,该软件能够指导现场工程师针对特定发电机或驱动应用程序进行编程控制功能。
物理上,9907-170 配备了一个 32 位微处理器单元来处理控制能力,然后是一系列印刷电路板。在外部,有一个安装设置附件,可以安装在系统网络面板内。另一个外部功能是嵌入在前面板中的操作员控制面板。此控制面板显示两行文本,每行 24 个字符。该面板用于配置 9907-170 装置的操作规范。
产品描述
这是 9907-169 型号,属于 505 和 505E 系列设备的一个单元。这些单元专为涡轮机的数字控制而设计,但它们也能够处理涡轮发电机和涡轮膨胀机的小型实用装置。
505 和 505E 系列控制模块由美国历史悠久的制造商 Woodward Inc. 设计和制造,负责 AX Control Inc. 修复材料库存中的可用设备。
9907-169 设计有一组内部印刷电路板,这些电路板设置在一个受保护的外壳中,可以安装在控制系统面板内。9907-169 配备了集成的操作员控制面板,该面板位于设备的前面板中。OCP 有两行显示屏,允许操作员在屏幕上同时查看实际值和设定值。此屏幕可在单元现场进行配置,在 OCP 下方,有一组 30 个按键用于输入命令和信息。
9907-169 旨在通知操作员任何可能的系统关闭并显着减少故障排除时间。
有一个可选的保护套可以保护 9907-169 免受任何侵入性灰尘或水蒸气的侵害,并防止受到一定程度的物理损坏。该外壳的等级为 NEMA 4X 等级。
数字控制系统又称为计算机控制系统,它是在自动控制技术和计算机技术高速发展的基础上产生的。20世纪50年代中期,经典控制理论已经发展得十分成熟,而且在很多工程技术领域中得到成功应用。 具体的来说,数字控制系统是指采用数字技术实现各种控制功能的自动控制系统。其主要类型是以计算机为核心的控制系统,包括计算机监控系统、直接数字控制系统、计算机多级控制系统和分散控制系统。
数字程序控制系统(numerical control systems),是指用代表加工顺序、加工方式和加工参数的数字码作为控制指令的数字控制系统,简数字程序控制系统称数控(NC)系统。在数控系统中通常配备的电子计算机,反映加工工艺和操作步骤的加工信息用数字代码预先记录在穿孔带、穿孔卡、磁带或磁盘上。系统在工作时,读数机构依次将代码送入计算机并转换成相应形式的电脉冲,用以控制工作机械按照顺序完成各项加工过程。数控系统的加工精度和加工效率都较高,特别适合于工艺复杂的单件或小批量生产。它广泛用于工具制造、机械加工、汽车制造和造船工业等。
数控系统由信息载体、数控装置、伺服系统和受控设备组成。信息载体采用纸带、磁带、磁卡或磁盘等,用以存放加工参数、动作顺序、行程和速度等加工信息。数控装置又称插补器,根据输入的加工信息发出脉冲序列。每一个脉冲代表一个位移增量。插补器实际上是一台功能简单的计算机,也可直接采用微型计算机。插补器输出的增量脉冲作用于相应的驱动机械或系统用来控制工作台或刀具的运动。如果采用步进电机作为驱动机械,则数控系统为开环控制。对于精密机床,需要采用闭环控制的方式,以伺服系统为驱动系统。
数字控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应软件组成。
1.计算机
计算机是数字控制系统的核心,通过接口可以向系统的各个部分发出各种控制指令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测和处理。其功能是完成程序存储、数值计算、逻辑判断、数据处理。
2.过程输入、输出通道
过程输入、输出通道是计算机和被控对象之间设置的信息传递和转换的连接通道。输入通道把被控对象的被控参数转换成计算机可以认知的数字代码,这一般需要采样、量化和编码三步完成。输出通道把计算机输出的控制指令和数据转换成可以对被控对象进行控制的控制信号。输入、输出通道一般包括:模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。
3.外部设备
外部设备是实现计算机和外界信息交换的设备,简称外设。外部设备包括人机通信设备,输入、输出设备和外存储器等。
输入设备:键盘、扫描仪、光电输入机等,用来输入程序和数据。
输出设备:打印机、记录仪、显示器等,主要用来向操作人员提供信息和数据,以便及时了解控制过程。
外存储器:包括磁带、磁盘等,用来存储系统程序和数据。
4.检测装置
为了对被控对象进行控制,对被控对象的被控参数进行数据采集,例如温度、压力、液位、速度等,它是由检测装置来完成的,检测装置即传感器,可以将非电量参数转换成电量参数,再送到计算机。
5.执行机构
执行机构是计算机控制系统的一个重要组成部分,它是控制任务的执行者,如电机等。
6.操作台
操作台是操作人员和计算机控制系统进行对话的装置,主要包括:
(1)显示装置:显示屏幕、荧光数码显示器、显示操作人员要求显示的内容和报警信号。
(2)功能键:复位键、启动键、打印键、显示键、中断键。
(3)数字键:输入某些数据或修改控制系统的某些参数。
作用
在传统的模拟控制系统中,控制器的控制规律或控制作用是由仪表或电子装置的硬件电路完成的,而在计算机控制系统中,除了计算机装置以外,更主要的体现在软件算法上,即数字控制器的设计上。
按设计特点分类
计算机控制系统的描述方法分为:一是将连续的被控对象离散化--等效的离散系统数学模型,然后在离散系统的范畴内分析整个闭环系统;二是将数字控制器等效为一个连续环节,然后采用连续系统的方法来分析与设计整个控制系统。相应地,在设计方法上就可以分为:模拟化设计方法和离散化设计方法。
在用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话,输入过程映像寄存器的值不会被更新,程序直接从I/O模块取值,输出过程映像寄存器会被立即更新,这跟立即输入有些区别。
输出刷新
当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是可编程逻辑控制器的真正输出。
小结
根据上述过程的描述,可以对PLC工作过程的特点小结如下:
①PLC采用集中采样、集中输出的工作方式,这种方式减少了外界干扰的影响。
②PLC的工作过程是循环扫描的过程,循环扫描时间的长短取决于指令执行速度、用户程序的长度等因素。
③输出对输入的影响有滞后现象。PLC采用集中采样、集中输出的工作方式,当采样阶段结束后,输入状态的变化将要等到下一个采样周期才能被接收,因此这个滞后时间的长短又主要取决于循环周期的长短。此外,影响滞后时间的因素还有输入滤波时间、输出电路的滞后时间等。
④输出映像寄存器的内容取决于用户程序扫描执行的结果。
⑤输出锁存器的内容由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定。
⑥PLC当前实际的输出状态由输出锁存器的内容决定。