本规定是为化工自控设计中采用可编程控制器制定的技术规定。 HG/T 20700-2000 可编程控制器系统工程设计规定 HG/T20700-2000 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国行业标准
可编程控制器系统设计规定
Design Code of System For Programmable ControllerHG/T20700-2000
主编单位：中国天辰化学工程公司批准部门：国家石油和化学工业局实施日期：二OO一年六月一日
全国化工工程建设标准编辑中心（原化工部工程建设标准编辑中心）2001北京
1.0.1本规定是为化工自控设计中采用可编程控制器（PC—ProgrammableController、PLC—ProgrammableLogicController等，以下均通称PLC)制定的技术规定。1.0.2本规定适用于新建化工企业PLC工程设计，应用范围如下：制定PLC在工业过程监控应用中的实施方案；PLC硬件系统基本配置的确定；
编制PLC技术规格书；
编制PLC询价书；
提交PLC应用的外部设计条件：
完成PLC应用软件编程所需的设计条件：PLC设备安装和技术服务；
扩建和改建工程可根据实际应用情况参照执行：本规定不包括PLC的内置编程软件及系统的内部连接。1.0.3
相关标准如下：
HG/T20505
HG/T20508
HG/T20509
HG/T20512
HG/T20513
《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》《控制室设计规定》
《仪表供电设计规定》
《仪表配管配线设计规定》
《仪表系统接地设计规定》
在执行本规定时，尚应符合国家现行有关标准的要求。417
PLC工程设计程序
基础设计/初步设计
2.1.1确定PLC的监控方案
以基础设计/初步设计完成的初版的管道仪表流程图（P&ID）、控制系统、联锁系统的技术方案、电气系统图以及操作说明等为基础，统计PLC输入/输出点数量和控制、检测的回路数，初步确定PLC机型的选择和外部设备的配置。2.1.2完成PLC的初步询价技术规格书及初步询价工作。2.1.3根据同PLC供方商定的初步技术方案，完成PLC的系统配置图、控制室平面布置图。
2.1.4向有关专业提交初步设计资料根据PLC配置和技术要求，向结构、建筑、暖通、电气、消防、电信等专业提交设计条件：在对PLC供方报价书进行初步技术评审的基础上，依据初定的PLC技术方案向概算专业提交PLC投资的设计条件。2.2工程设计/施工图设计
PLC工程设计阶段的工作为对外询价及对报价进行技术评审及相关会议、工程设计、应用软件编程。
2.2.2询价、报价、评审及会议
编制“PLC技术规格书”技术部分。1
2对PLC供方的报价文件进行技术评审。“3在对若干个PLC供方报价进行技术评审的基础上，提出技术评审意见，由最终用户（采购部门)确定PLC选型及供方。4与确定的PLC供方确认PLC的合同技术附件内容包括：硬件配置图、硬件清单、软件清单；PLC制造、安装、投运所采用的标准规范；技术服务条款；编程和培训的安排计划及各方的责任范围；验收要求；备品备件及特殊校验仪器清单；项目进度表等5参加PLC供方技术澄清会议和设计条件会议。主要内容包括：确认硬件规格及418
调整供货范围；确定双方的工作范围；商定双方互提技术文件内容、深度、采购品种、交付日期、份数、交付方式和地点；双方的通信联络；确认项目进度计划及其它有关的技术问题。签署PLC工程设计条件会议备忘录。2.2.3
工程设计阶段应完成如下工作：系统配置图（供方提供）；
机柜硬件布置图（供方提供）；复杂控制系统框图；
顺序控制、逻辑控制、时序控制、批量控制原理图；控制室设备平面布置图；wwW.bzxz.Net
各类机柜的布置及接线图；
仪表回路图及I/0清单；
辅助仪表盘、操作台布置及接线图；室内仪表电缆、电线平面敷设图；10供电系统图；
11接地系统图；
12PLC机柜、操作台、辅助仪表盘、台安装图；13向有关专业(结构、建筑、暖通、电气、消防、电信)提出工程设计技术条件。2.2.4
应用软件编程阶段应完成如下工作：系统配置编程；
PLC数据库（包括数据输入、调试及修改等）；顺序控制、逻辑控制、时序控制、批量控制的编程；工艺流程图画面；
PLC操作组分配；
PLC变量显示、记录画面；
PLC报表；
外围设备接口编程；
历史数据库的编程；
10其它编程。
PLC应用范围
PLC应用原则
3.1.1PLC及其有关设备，应是集成的、标准化的，应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则选型。3.1.2所选用PLC必须是在化工领域或相关工业领域中有投运业绩、成熟可靠的系统。
PLC的系统硬件、软件配置及其功能应与装置的规模和控制要求相适应。3.1.3
基本应用
3.2.1PLC可以构成分散型多级控制系统，应用在不同规模的控制场合，PLC用于生产控制，应具备下列基本条件：1过程控制参数以数字量为主，且控制系统以顺序控制、逻辑控制或电气控制（如电机的联锁控制等）为主的工业生产装置。2工艺生产技术成熟，运行操作经验丰富，有利于PLC的工程设计和投运。3在工程设计中选用PLC与选用常规的继电器联锁系统和模拟仪表相比，技术经济指标合理。
PLC虽然同DCS有基本类似的结构，但在应用选择上同DCS相比又有其特3.2.2
1PLC由于面向现场设计的特点，其设计紧凑，坚固且体积小、重量轻、可靠性高，故PLC易装人机械内部或现场机组盘内实现机电一体化。2PLC控制系统构成简单，通用性强，按其I/0控制容量划分成若干个大类，又有名目繁多的各种组件，可以方便地组成各种大小规模和不同要求的控制系统，其系统可以从小规模的10点至大规模的10000点及其以上。1）从小型化方向来看，力求结构紧凑，价格低廉，操作方便，将人-机界面和控制功能加以集合，并且向专门化方向发展。420
2）从大型化方向来看，力求大容量、高速度、多功能。采用现代数据通信和网络技术形成多层分布控制系统和整个工厂的自动化网络，实现体系结构开放化及通信功能标准化，能满足大型联合装置过程控制的需要。3人一机界面种类多，适用于不同操作场合需要。有安装在现场单一任务的专用操作员模块、操作员界面，也有安装在中央控制室负责全厂性生产控制操作的工业控制计算机人一机界面，能满足现场操作和集中操作的不同需求。4抗干扰能力强：PLC是专门为工业现场而设计，采用了多层次的抗干扰措施，可在恶劣环境下工作，平均无故障时间可高达20万小时以上。相比DCS而言，PLC对其安装的环境条件没有特殊要求。
5快速动作：PLC的节点反应快，速度高，每条二进制指令的执行时间为0.2~0.4us。适应控制要求高，反应要求快的控制场合的需要。6编程简单，修改灵活：PLC使用面向控制操作的控制逻辑语言，如逻辑图、梯形图或面向控制的简单指令形式等，便于编程和现场操作人员掌握和应用，便于推广；同时，PLC用程序来执行控制功能，为设计者提供了极其方便的改进和修订原设计的手段，能够满足生产流程频繁变化的要求。7性能价格比：在装置控制参数数字量或电控功能多，模拟控制回数相对较少的情况下，PLC的性能价格比优于DCS。同时PLC对于解决顺序控制、PID调节、联锁保护之间的协调配合提供了便利。随着PLC通信能力的增强，在过程控制中应用PLC将是一种性能价格比较优越的途径。421
4PLC硬件配置
4.1人一机接口（操作站）
应用在现场机组就地操作和小规模PLC（200点数字量以下）系统上的人一机界面有下述几种：
1按钮面板：一般应用在固定的机电操作中，安装在机组上，具有系统操作面板的所有功能，附加功能不需要PLC编程。2操作面板，触摸屏：一般应用在就地机组控制上，其防护等级较高（IP65），可直接安装在机组上。并可装载监控软件和编程数据，具有显示过程监控数据和操作过程变量，配方管理等功能。
3便携式操作监视器：用于操作员的人一机接口、故障查找、系统调试。具有监视控制器状态、启/停控制器、强制输出和修改寄存器值等功能，宜在小规模PLC系统上应用。
4.1.2一般大、中规模PLC由于其控制点数量多，且需要集中操作和管理，故根据需要应设置个人计算机（PC或工业PC)或小型机为主的操作站（以下简称操作站）。4.1.3操作站应装有在标准操作系统下运行和编程的软件，应具有图形系统、报警信息系统、应用程序接口、变量存档、标准通讯接口、报表系统和数据处理系统等。操作站主机的硬件和软件应具有高可靠性，操作站的硬件配置应满足以下最低要求：132位总线。主频200兆赫兹以上，32位或64位中央处理器（CPU），大于或等于64M随机存储器（RAM），带有小型计算机接口（SCSI）：2操作站应配置硬盘驱动器，同时应能配置光盘驱动器（CD-ROM）或磁带机等外部存储设备；
3操作站的所有外设及接口（软、硬盘驱动器、显示器、键盘、鼠标或球标、打印机等)应是通用的。
4.1.4操作站应具备不同级别的操作权限和不同操作区域或数据集合的操作权限。操作权限由密码和钥匙的方式限定并在编程中划分，供不同岗位的人员使用。操作站的配置，应符合下列要求：4.1.5
1按操作区域来配置操作站；
2对重要的工段或关键设备，配置专用操作站；3根据顺序控制、批量控制或逻辑控制的需要，按岗位、生产线、操作单元的划分并根据其复杂程度配置操作站或操作台。4.1.6：操作站显示器的规格，宜选用对角线尺寸大于或等于47cm，分辨率高于1024×768的彩色阴极射线管显示器（Cathode-RayTube简称CRT）。4.1.7重要的操作区，一个操作区应至少配备互为备用的2台带主机的操作站。一般情况下，操作站的互为备用也可以是设在同一控制室内不同操作区的操作站之间的互为备用形式。
4.1.8操作站配置的数量，可按数字量1/0点数[模拟量1/0点数可折算成数字量I/0点数来估算，即1个AI(AO)=15个DI(DO)1的数量来配置，应符合如下要求：1000~1500数字量I/0点：可配置2台1500~3000数字量1/0点：可配置2~3台；3000~5000数字量1/0点：可配置3~4台；5000~8000数字量I/0点：可配置4~6台；8000数字量1/0点以上：可根据实际需要配置。4.1.9操作站宜设置互为备用的报警打印机和报表打印机各1台，根据装置规模和实际需要可适当增加或减少台数。全厂性的PLC可设置彩色打印机或彩色拷贝机1台（用于屏幕复制)。
4.1.10无特殊需要不宜在PLC之外再设置记录仪和后备手操器。4.1.11必要时可设置辅助操作台，将记录仪、手操器、报警器/灯、机泵、联锁及紧急停车的按钮开关等安装在此台上。4.2中央处理器(CPU）
4.2.1存储容量：CPU本机内置存储器（RAM)的容量和可扩展存储器的容量（存放用户程序和数据）可按下述估算方法来选择：1一般可按任意混用的I/0点，来选择存储器的容量，即：256个I/0点至少应选8K存储器。
2亦可通过初步的计算来选择存储器容量，即：1）离散1/0点×10=指令字
2）模拟量1/0点×25=指令字
3）特殊1/0模块×100=指令字
内存总需求估算值：1）+2）+3）=指令字3如果所选用的PLC系统要完成较复杂的控制功能，则应在初步估算存储器容量结果的基础上，选择容量更大、档次更高的存储器，以满足复杂控制功能的实现。4.2.2根据PLC通讯网络的构成来选择CPU的本机通讯功能及其所支持的系统网络通讯功能。
4.2.3控制容量（1/0能力)：数字量1/0和模拟量I/0的点数，功能块种类、数量和功能，以及软件控制器(回路)的数量。4.2.4扫描周期（处理器扫描时间)：1对于小型PLC扫描时间应小于或等于0.5ms/K。2对于大、中型PLC扫描时间应小于或等于0.2ms/K。4.2.5指令功能及软件支持应具备基本的操作指令（如计数、计算、数据转换、比较、顺序器、程序控制和PID控制及顺序功能流程图等）和完善的系统功能（中断屏蔽、诊断功能、中断和信号功能等）。
软件支持应是除编程软件外，还应有仿真软件。PLC的开发调试可在应用标准操作系统（如WIN95/NT)的一台计算机上完成，缩短应用系统的开发时间。4.2.6
完余功能
重要的过程单元控制：CPU(包括存储器）及电源均应1：1穴余。在需要时也可选用：
PLC硬件与热备软件构成的热备允余系统；热备CPU穴余系统；
二重化或三重化亢余容错系统。CPU的负荷不宜小于50%，最高不应超过70%。4.3通信网络
4.3.1中、大型PLC系统应能支持多种现场总线和标准的通信协议（如TCP/IP）。在需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接，其通信网络应符合ISO/IEEE的通信标准，应是开放的通信网络。
4.3.2PLC的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS-232C/422A/423/485等）RIO通信口、工业以太网（Ethernet）、常用DCS接口等。4.3.3对于大、中型PLC通信总线（包括接口设备和电缆）应1:1余配置；其通信总424
线应符合国际标准：通信距离应能满足装置（或工厂）的实际要求。4.3.4
PLC控制网以上级的网络通信速度应大于1Mb/s。通信总线的负荷不应超过60%。
PLC网络的主要形式
以个人计算机为主站，多台同型号的PLC为从站，组成简易PLC网络。以一台PLC为主站，其它多台同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络。将PLC网络通过特定的网络接口连人大型集散系统中去，成为它的子网。专用的PLC网络（即各PLC厂商专用的通信网络）。PLC通信网络的实现
装有CPU的基本框架与I/O(I/0机架或1/0单元）的联接视控制要求有多种1
形式，一般为通过并行通信实现与本地1I/0机架或远程I/0机架的联接：其中与本地1/0机架之间距离为15~30m，与远程I/0机架不超过200m。CPU基本机架与远程I/0也可通过现场通信总线联接，距离可达2000m，通过中继器联接可实现更远距离的联接。由此构成简单的PLC网络结构。2当组成较复杂的系统网络结构时，为减轻CPU的通信任务，根据网络组成的实际需要应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。3当系统规模较大，系统中选用多个中央处理器，需对局部环境半径中的集中式扩展或分布式扩展单元进行链接时，可选用接收和发送通信接口单元，实现各通信网络层之间的通信。
4.41/0接口单元
各类I/0接口单元的技术规格必须与现场信号源或负载匹配。I/0接口的穴余，应符合下列规定：控制回路的多点输入/输出（1/0）卡应穴余配置。重要检测点的多点输人/输出(I/O)卡可穴余配置。根据需要对重要的1/0信号，可选用双重化或三重化的1/0接口单元。1/0接口的备用，应符合下列规定：各类控制点，检测点的备用点数为实际设计点数的20%~30%。1/0卡件槽（位）的备用空间15%~20%，并备有15%~20%的备用接线端4.4.4
距中央控制室较远的检测点，宜采用分散安装的远程1/0单元或远程I/0框425
4.4.5过程接口关联设备的设置，应符合下列要求：1当信号源来自或送至爆炸危险区域，且按照防爆要求采用本安防爆措施时，应在I/0接口的现场侧设置安全栅。2凡开关量接口的容量不能满足负载的要求或需将开关量隔离时，应设置继电器。
变送器、安全栅、各类转换器和隔离器的参数必须与PLC相匹配。4.5编程终端及工程师站
PLC的编程终端按如下原则选择：小型固定式的PLC可选用手持式编程器。1
系统规模较小的PLC可选用手持式编程器辅以编程存储器块。2
3对于大、中型规模的PIC应选用制造厂商提供的编程软件包，并配备技术指标能够保证编程软件包运行的个人计算机（PC或工业PC）。编程终端应具备下述功能：1）能同时用做操作站；
提供与个人计算机兼容的软件包：编制PLC的运行程序
编程可以在线进行也可以离线进行：5
能实现对PLC的离线或在线调试。4.5.2
工程师站
根据PLC配置的需要配置工程师站：应用于全厂规模或大型装置的PLC应配置工程师站；工程师站可配置激光打印机等辅助设备。4.6通信接口及应用计算机
对于大型装置和联合装置，可根据工厂管理的需要配置相应的网络接口。4.6.2
PLC应具有连接常用分散控制系统(DCS)的通信接口。根据控制软件的需要配置应用计算机。5.1.1
PLC软件配置
系统软件
PLC应配有标准化的通用操作系统。系统软件应是开放的软件。应根据需要配备通用的数据库管理软件、高级语言等工具软件。应根据硬件设备的配置和需要配备计算机接口或网络接口软件。5.2过程控制和操作软件
PLC必须配备完整的过程控制和检测软件。PLC必须配备完整的过程操作和数据处理软件。应根据需要配备完善的批量控制、顺序控制、复杂控制等软件。5.3标准化编程语言
PLC标准化的编程语言共有五种
图形化语言三种：
顺序功能图（SFC）
梯形图(LD)
3）功能块图(FBD）
文本化语言二种：
指令表(IL)
结构文本（ST）
PLC系统应能运行上述几种或全部编程语言，并遵守其标准（IEC1131～3）。同时，PLC系统还应支持多种语言编程形式，如C、BASIC等，以满足特殊控制场合的控制需求。
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