电气、工业控制交流（PLC、SCADA、DCS、MES、ERP、MIS）*_*II事故来了，一起分析下

8戒

PLC项目设计流程
2010-05-18 19:09
写在前面：
        两年前，初入工控，感慨万千；两年后，仍感慨万千，工控很大，我们只是渺小的一个。
        自己也挺迷茫，技术的饭碗只够解决温饱；公务员，没信心去争过独木桥，没心情去处理那些官场的虚假空；销售及管理，也许是以后会涉及的；借用师哥的教诲：技术没多大前途。只是对于技术人员来说，在此行，必先精于此道。暂未有其他成熟的想法之前，技术也许还是比较好的归宿。
        以下是工作两年来一些对工控的认识，只是想对自己做个总结，以后还会逐步总结对程序编写、触摸屏制作、FANUC机器人认识等，不对之处还请指正，也可互相交流，QQ:409777613

一、参看技术协议：
        对于项目设计来说，我们会首先接触到技术协议，协议中会说明工艺流程，方式，以及指定所用的元器件等，根据技术协议，我们可首先了解工艺，考虑整线控制方式，网络组态方式，例如，用伺服控制还是PLC控制，还是工控机控制；大部分都是选择PLC控制，那选用何种类型的PLC，高档的or低档的，触摸屏用什么品牌，现场总线模式用什么，需要建立多少子站，低压电器用什么品牌的等等
二、和机械工程师讨论确定具体方案
        根据工艺流程，确定哪些地方需要加信号检测，需要添加电机，需要添加变频电机，需要控制哪些阀等，以此确定输入输出点的个数，确定电机的功率及个数，确定电机的控制方式，确定油路或者气路的阀门数量等，
三、根据具体方案，设计电气原理图
        首先就是确定电源回路，380V，220V,110V，36V，24V，哪些需要其中的电压，并对此电路进行控制，比如，一般就会有一个最大的空气断路器，来控制整个电柜的380V的通断，所有的元器件的电源都是从此断路器的下方选取，选择此断路器的型号就要考虑其所带负载的功率了，PLC的IO模块一般选用24V，那必然要选用变压器，选用多大容量的变压器，就需要测算IO点的容量，也可采用倒推法，从IO端子的功率开始，逐渐增加。
       一般来说，每个元器件都应有反馈，比如：断路器，接触器，都应有辅助端子接入PLC，PLC通过输出点来显示当前的每个元器件的状态。
       原理图中比较常用的就是，断路器，变压器，接触器，中间继电器，PLC的主要功能就是把输入点进行逻辑组合然后控制输出点，输出点带动接触器或中间继电器等，然后由接触器等来控制电源回路，控制电机的转动、阀门的通断等。
四、根据电气原理图，绘制电柜布置图
       绘制完电气原理图后，应再次跟机械工程师讨论具体的动作方式，以免有疏漏之处，并根据现场的安装尺寸，确定电柜的个数，以及对电柜尺寸的要求，然后根据原理图中的元器件，按着美观的要求进行设计，一般是交直流分开，发热元件分开，还要考虑安装及维护时的方便，并预留一定的空间，以此选择电柜生产厂家所提供的型号，考虑按钮的开孔，标牌的功能定义，尺寸等。
五、统计外购件数量，并订货
        根据电气原理图，统计出所需元器件的个数，询价，订货，在此之中可能会反复修改电气原理图，订货物品一般包括，电柜，电缆，空调或者风扇，PLC，触摸屏，变频器，IO模块，特殊功能模块，断路器，变压器，接触器，中间继电器，按钮，指示灯，警报器，接线端子，线槽，其它有可能购买的元器件有，电抗器，滤波器，哈丁接头等等，总之，根据不同的工况，选用不同的元器件实现相应的功能。
        至此项目完成了初期的设计准备工作。

[ 本帖最后由 8戒 于 3-11-2012 17:39 编辑 ]

freshfish

以后要向8戒学习讨教

8戒

你是前辈高人，我要向你学习啊。有空一起聊聊啊。

freshfish

知道的东西太老，都是上世纪的
稍新点的如DCS或SCADA类的东西工作中木有接触

8戒

象你这样的老手，这个只要做过一次就全明白了。

XUJP

两位前辈，我也是工控的，新PR,还希望请你们多指教

coredump

才知道鲜鱼是玩工控的

eric_genuine

楼主活在哪个朝代？你这点东西真的只是基础，找个孩子练上半年保证做得来。CMS和SCADA都哪去了？要知道仅仅只是PLC的话，也就是电工作业内容，称不上是工程师。

zgy

ZT
转帖？？

8戒

我觉得这个还是要分清楚的，电气工程师在这边大学里教的东西很少涉及DCS和SCADA的，我的同事电气工程师连DCS和SCADA是什么都不知道，他们只有一点信号处理的知识。另外DCS，SCADA，如果做深了也要涉及部分软件开发。一般的老电工是挺难搞定这个的。如果要做到PLC、DCS、SCADA都很在行，至少要达到电气工程师+电子工程师+软件工程师+网络工程师的水平。不过一般好学的牛人估计也能达到吧，估计你应该差不多。

8戒

最近在做一个大型电机在线监测项目，电机一般都是MW级的，主要是几大矿业公司的。另外还有一个小的软件项目主要是涉及报告和数据的。预研一个大型变压器在线监测项目。都不算有难度的东西。希望以后有机会做点大项目。欢迎大家一起来交流。

鹰扬天下

8戒，你也回来了？

8戒

牛人已经被猫窝吞并了，我们只好回来了哈。

半颗牙齿

8戒

昨天浪涌击坏了一个刚做好的正在调试的柜子。

未发生故障前：

工作正常，但是二有相在没有零线的情况下仍有电压，后经测试仪表电源N－PE未通过耐压，这是事后才发现的。

线圈控制部分，仪表，直流电源各占用一相电。

第一次故障：

晚上系统测试过程中电力线被雷击，浪涌导致二次回路烧毁。包括：

所有线圈，直流电源，仪表。
线圈烧成开路，仪表内部故障（电源与相邻的电压测量回路绝缘受损），直流电源内部短路。仪表和控制回路继电器未动作，直流电源继电器保护动作。

故障后按照习惯给仪表断电重新上电，仪表内部已经绝缘受损，电源故障未消除。并给直流电源继电器合上，因为直流电源内部火线与零线内部短路，在送电后二相间的415V电压再烧了一次直流电源和邻相的测量仪表。该表是直接测量电压和电流的，设计可以承受2000V高压1分钟，正常运行电压500V以下。所以该表其实是内部已经接近短路，当时仪表显示电源故障，再次上电后脆弱的绝缘被415V电压瞬间击穿。

8戒

同学们设计重要回路的时候一定要这个啊

CB+SPD
持续过电流 足以损坏浪涌保护器，浪涌保护器的特殊性就在于其“滤除”的是浪涌（微妙以下级别的过电压脉冲），而对于时间效应更长的过电压（过电流），起防护作用的是断路器、空开、漏保、熔断器等。所以，前置断路器或空开的目的是保护浪涌保护器免受持续过电压（过电流）的损坏。楼主的问题关键在于没有弄清楚涌流(雷击)效应的时间概念，同时，断路器对这种虽大到有几十千安、但是时间效应极短（微秒级别）的雷击电流是没有任何反应的。

我无聊

8戒是搞工程控制的。。。记住了，以后有事一定向你请教。

8戒

一、雷害分析
随着经济建的高速发展，电子信息设备的应用已深入至国民经济、国防建设和人民生活的各个领域，各种电子、微电子装备已在各行业大量使用。由于这些系统和设备耐过电压能力低，雷电高电压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统和设备造成干扰和永久性损坏。而雷电对系统和设备的侵害，通常通过地电位反击、各种耦合机制（电流耦合、电感耦合、电容耦合）及电磁脉冲辐射等方式沿供电线路、通信线路、网络线路和金属管线进入设备，造成系统和设备的损坏。因此在防雷设计时，除应考虑防直击雷措施外，还应考虑雷电电磁脉冲的防护措施，建立完善的雷电浪涌过电压保护措施，根据被保护建筑物的特点和低压电源系统的形式选择和安装电涌保护器。

二、设计依据
A、GB50057-94，2000《建筑物防雷设计规范》
B、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
C、QX3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》
D、GB18802《低压配电系统的电涌保护器（SPD）》
E、IEC61312-1、2、3《雷电电磁脉冲的防护》
F、GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
G、GB50194-93《建设工程施工现场供用电安全规范》

三、低压供电系统防雷设计方案
根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。只做单级防雷可能会带来，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。
（1）第一级电源防雷设计：
根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前应埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压防雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。
对于三相电源B级防雷器，三相进线的每条线路应有60KA以上的通流容量，可将数万甚至数十万伏的过电压限制到几千伏以内，防雷器并联安装在总配电室进线端处，做直击雷和传导雷的保护。可选用箱式三相电源防雷器，型号为YF-X380B120，（或选用模块式三相电源防雷器，型号为YF-M380/120），此级防雷器并联安装，标称通流容量为60KA（8/20μs），对后接设备的功率不限，可以对通过线路传输的直击雷和高强度感应雷实施泄放保护。
（2）第二级电源防雷设计：
虽然已经在总电源进线端安装了第一级的防雷器，但是当较大雷电流进入时，第一级防雷器可将绝大部分雷电流由地线泄放，而剩余的雷电残压还是相当高，因此第一级防雷器的安装，可以减少大面积的雷击破坏事故，但是并不能确保后接设备的万无一失；假设由配电室总电源拉至其它建筑物的电源线路全部为三相走线，也存在感应雷电流和雷电波的二次入侵的可能，需要在分电柜安装电源第二级防雷器。
第二级防雷器，作为次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内，雷电多发地带建筑物需要具有40KA的通流容量，将第一级防雷器泄放后出现的雷电残压以及电源线路中感应的雷电流给予再次泄放。三相线路选用YF-X380B80箱式三相电源防雷器，标称通流容量为40KA；单相线路可选用YF-X220B80箱式单相电源防雷器，标称通流容量40KA；此级防雷器并联安装，对后接设备的功率不限。
（3）第三级电源防雷设计：
这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，若不做第三级的防雷，由经过一、二级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。作为第三级的防雷器，三相线路选用YF-X380B40箱式三相电源防雷器，标称通流容量20KA，此级防雷器并联安装，对后接设备的功率不限。
单相的用电设备，可以选用YF-X220B40箱式单相电源防雷器，标称通流容量20KA，作为第三级电源雷电防护。
（4）末级电源防雷设计：
针对一些较贵重的弱电设备，虽然前面已做好三级防雷，但仍有一些雷击残压进入设备，为防止设备因雷电流的冲击而损坏，应在设备供电之插座采用翌丰系列的防雷插座，型号为YF-CZ/6，最大通流容量10KA。
（5）注意事项：
电源线路防雷与接地应符合以下规定：
A、进、出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线路。
B、电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时，配电线路必须采用TN－S系统的接地方式。
C、配电线路设备的耐冲击过电压额定值应符合相关规定。
D、在直击雷非防护区（LPZOA ）或直击雷防护区（LPZOB ）与第一防护区（LPZ1）交界处应安装通过I经分类试验的浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护；第一防扩区之手的各分区（含LPZ1区）交界处应安装限压型浪涌保护器。使用直流电源的信息设备，视其工作电压要求，宜安装适配的直流电源浪涌保护器。
E、浪涌保护器连接导线应平直，其长度不宜大于0.5m。当电压开关型浪涌保护器到限压型浪涌保护器之间的线路长度小于10m、限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时，在两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。当浪涌保护器具有能量自动配合功能时，浪涌保护器之间的线路长度不受限制。浪涌保护器应有过电流保护装置，并宜有劣化显示功能。
F、浪涌保护器安装的数量，应根据被保护设备的抗扰度和雷电防护分级确定。
G、用于电源线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符相关规定。

四、电源系统防雷器选型安装方案图




五、运行维护
（1）防雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。
（2）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。
（3）接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。
（4）每年雷雨季节前应对运行中的防雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。

笑傲江湖章

我们夫妻是1月份要登陆墨尔本的新移民，不知8戒在那个城市啊？我老公在国内做电气工程师很多年，做过蛮多项目的，擅长PLC、单片机、VB等，现在对于到人生地不熟的墨尔本求生存没有信心，尤其是英语不行，英语只能看不能听说，不知他过来如何找工作？能找到什么类型的工作？

8戒

我在NEWCASTLE，乡下地方。你老公的工作我就不清楚了，这个有时候真的是要看运气的，要不让你老公试试小地方的工作，另外企业自己发的广告比较容易。

8戒

今天老板写信告诉我，我设计的电机故障模拟器，GE准备采购几个放到他们的全球培训中心用来培训。我又有活要忙了。

ubuntuhk

8戒终于发光发亮了，祝贺祝贺！

8戒

呵呵，纯属坑蒙拐骗。

tristone

原帖由 8戒 于 7-10-2012 09:59 发表

                               
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我觉得这个还是要分清楚的，电气工程师在这边大学里教的东西很少涉及DCS和SCADA的，我的同事电气工程师连DCS和SCADA是什么都不知道，他们只有一点信号处理的知识。另外DCS，SCADA，如果做深了也要涉及部分软件开发。 ...

DCS主要是靠行业经验吧？我以前做过三年DCS软件，很无聊，技术含量也不高。

相比之下更值钱的是知道某个类型的工厂配些啥东西、每个仪表的参数怎么设。这些都是依样画葫芦多做几遍就知道的（仪表设置可能需要的时间更长一些），问题是实施的机会很少，DCS系统世界上就那么几个大公司做。确实开发这么个系统投入巨大，而且要别人认可你的可靠性才行，有点像大型民航客机，只有波音、空客和图波列夫。

所以大学里只搞理论研究的不知道DCS一点都不奇怪。

gzhjb

很好的帖子，希望楼主还能回来更新。

8戒

最近在搞一个OPC通讯的小程序。刚开始弄，还不太明白，这里有懂的人来说一下嘛？那个老兄说DCS简单的兄弟，帮忙写个程序吧。

tristone

原帖由 8戒 于 15-4-2013 21:34 发表

                               
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最近在搞一个OPC通讯的小程序。刚开始弄，还不太明白，这里有懂的人来说一下嘛？那个老兄说DCS简单的兄弟，帮忙写个程序吧。

哎真不好意思我其实懂的很少，而且那个是十多年前的经验了。我觉得自己搞DCS相关的东西不实际的。下面来说一下为什么。

DCS的结构，主要是控制器、智能仪表、工作站，以及通讯协议这些东西构成的一个系统。一般控制器上跑的是实时操作系统，因此对处理能力（一个处理节点能够带多少个逻辑）有相当好的控制。控制器都做成File（书本）的形式，在一个大机柜里面可以互换的插控制，IO或者其他模块。如果需要处理的逻辑点多的话多插一些CPU模块就行了，这可以说在当时是相当超前的scalable解决方案了吧。然后控制柜、工作站、仪表之间用网络连接起来。以前我做的时候用的还是同轴电缆需要带终结器的，后来就走以太网了。

至于程序，Honeywell的TDC 3000系统是用一种叫CL/PM的类似汇编语言写的。写完了在工作站上编译，然后上载到控制器。写这个程序很简单，因为主要的技术含量都在这套系统里。做什么事用哪条指令、什么语法都写在手册里。如果你看过solaris的用户手册，差不多就是那种，写的更加容易用一点。手册是纸质的、跟辞海一样厚的爬虫杀手，放在一个硬面文件夹里面。然后我们当时一面五、六米长的墙前面放着文件柜，从地面到天花板都塞满了这类手册。这个大概是一套系统的手册的主要部分。

DCS之所以叫Distributed Control System，是因为它把控制分散到控制模块里了，而且做成了一个working out of the box的系统。相比之下，中央控制的集成度太高，扩展性差；而PLC的定制复杂、缺乏标准、开发周期长。DCS的价值在于模块化、带冗余（所有节点/模块都可热备机/切换）的系统设计、系统标准。单独拿出哪一部分，技术含量都不高。但是就跟大飞机一样，你没有那个财力、没有做大型系统工程的能力，就做不出这个东西。

XUJP

是用西门子的SIMATIC NET吗

8戒

不是，就是opc da2.0标准的。用C#开发，用来做远程报警。目前自学C#中。。。