基于iec61131-3标准的梯形图组态仿真平台研究ladder diagram based on iec61131-3 standard configuration simulation platform.docx

第 1 章绪论
本文选题背景及意义
组态软件的发展历程
组态软件是 80 年代初出现的,进入我国是从 80 年代末开始的。但是由于
在 90 年代中期之前由于我国国内还缺乏对组态软件的认识,软件意识还不强, 工业自动化和信息技术应用的水平还不高,组态软件在我国还不是很普及。随着工业控制系统应用的深入,在面临更大规模、更复杂的控制系统时,人们慢慢意识到普及组态软件的重要意义。
其中 Wonderware 的 InTouch 软件是进入我国最早的组态软件,早期的 InTouch 软件性能较差,最新的 版已经能够完全基于 Windows 平台, 提供了 OPC 支持。另外还有 Intellution 公司的 Fix 组态软件、CiT 公司的 Citech、 Simens 的、组态王、大庆三维公司的 ForceControl 等[1]。
国内组态软件主要经历了三个发展阶段。首先,国内从 90 年代中后期开始
发展,刚开始主要模仿和参照国外组态软件;后来到 2000 年之后国内组态软件
开始快速发展;到 2006 年之后,一些研究所、高校等都开始积极研发组态软件产品。
遵循 IEC61131-3 国际标准的意义
1993年国际电工委员会(IEC )正式颁布了可编程控制器的国际标准IECl13l
(后改称IEC6ll31),IEC61131已成为在工业自动化领域广泛应用的国际标准, 其中第三部分是为工业自动化控制系统的可编程控制器提供一种统一的标准, 目的是降低用户的使用难度和工程成本。目前,这个国际标准也开始应用到 DCS 组态仿真软件平台中,这对DCS组态仿真平台具有很重要的意义。
IEC61l3l-3是全世界控制工业第一次制定的有关数字控制软件技术的编程语言标准[2] 。在此之前,国际上没有出现过有实际意义的、为制定通用的控制语言而开展的标准化活动。但是,后来越来越多厂家显然注意到了由于DCS(分散控制系统)等以数字技术为基础的控制装置在发展进程中过于专有化,给用户带来了大量不便。所以,许多稍晚推出的DCS产品,或者DCS的更新换代产品,也遵照IEC61131-3的规范,提供DCS的编程语言,而不像以前每个DCS厂
商都搞自己的一套编程软件产品。再次,以PC为基础的控制作为一种新兴控制技术正在迅速发展,大多数PC控制的软件开发商都按照IEC61131- 3的编程语言标准规范其软件产品的特性。
IEC61131- 3规定了两大类编程语言:文本化编程语言和图形化编程语言。前者包括指令清单语言(IL)和结构化文本语言(ST),后者包括梯形图语言(LD) 和功能块图语(FBD)。至于顺序功能图(SFC),标准不把它单独列入编程语言的一种,而是将它在公用元素中予以规范。其中最常用的编程语言是梯形图
(LD)。梯形图语言LD使用网络的概念,左侧的电力轨线,名义上是为“功率流”能够从左向右沿着水平梯级通过各个触点、功能、功能块、线圈等提供能量。“功率流”的终点即是右侧的电力轨线。期间的每一个线圈代表了一个实际设备的状态, 每一个触点代表了一个布尔变量的状态,还可以有功能或功能块,根据这些元素的逻辑状态来决定是否允许能量流通过,这样就构成了逻辑程序。它虽然遵从了广大电气自动化人员的专业****惯,易学易用,但是也存在许多难以克服的缺点[3]:
(1)不同厂商的PLC产品其梯形图的符号和编程规则均在遵守标准的基础之上具有自己的特点和实现方式。
(2)程序可复用性差。为了减少重复劳动,现代软件编程特别强调程序的可重用性。
(3)缺乏足够的程序封装能力等等。
鉴于此IEC6113l-3标准在制定过程中就面临着突破旧有的编程语言的不足的同时,又要继承其合理和有效的部分,这个问题解决得好,会大大地推动DCS编程工具的发展[4]。
本平台研究的目的和意义
电厂仿真机的模型不是用预定的关系曲线来代替,而是依据动量、能量和质量平衡的原理建立起来的,任何模型的建立都应该尽可能达到一个与模型逼真度较高的要求,主要是仿真机设备或系统的模型都能比较真实的反映其动态过程,能够实现对仿真对象的连续、实时的模拟,保证仿真效果与实际机组运行工况一致, 这样才能让受训人员得到更好的训练,达到仿真机能作为培训用的目的。在要采用一个新的方法或者员工上岗之前,先对这个新的方法或者员工进行仿真培训,这样不但危险系数低,而且花费的人力、财力、物力也比较少。利用仿真机来培训新上岗的运行人员,可以很逼真的模拟实际现场运行状态的正常或故障情况,有效地提高运行人员的专业知识、操作技能、应变能力和熟练程度[5] 。这样运行和维护人员就能维持正常运行的全部操作,并且学会
处理异常、紧急事故的技能和能力