浔之漫智控技术(上海)有限公司
    关于我们
  • 企业文化 组织结构 分支公司 售后服务 技术支持
  • 鹰潭西门子S7-1200代理商
  • 鹰潭西门子S7-1200代理商
  • 鹰潭西门子S7-1200代理商

产品描述

品牌西门子

鹰潭西门子S7-1200代理商


集成PLC与DCS的新型过程控制系统
 

可编程序控制器(PLC)及集散控制系统(DCS)是目前工业控制领域*泛使用的两种控制技术, 它们各自具有明显的优势及劣势, 如PLC在高速的顺序控制中占主导地位, 而DCS则在复杂的过程控制中占优势; PLC体积小, 使用灵活, 价格相对较低, 但在通讯功能及管理能力方面不及DCS, DCS虽然通讯及管理能力较强, 但体积大, 价格相对较高. 在这种情况下, 用户期望得到一种集PLC与DCS优点于一体的控制系统, 这种混合式控制系统(以下简称HCS)应既能实现逻辑及顺序控制, 又能很好地完成过程控制, 同时还应具有管理功能, 且体积小, 价格较低, 可靠性高。一些自控设备生产厂商已有产品问世, Rockwell公司新近推出的Allen-Bradley(A-B)品牌ProcessLogix过程控制系统便是其中一例。

本文将介绍一种混合式控制系统, 既吸取传统DCS“管理集中, 控制分散”的设计精髓, 又保留传统PLC所固有的灵活性及低价位等优点, 适用于离散控制、顺序控制及连续控制场合, 以成本来完成高技术的自动化。

一、PLC与DCS比较

如果按从弱至强将PLC与DCS的性能划分为1至10个等级, 则可将它们的对比列于表1

表1 PLC与DCS的比较

比较项目

PLC控制

DCS控制

高速顺序控制

10

6

复杂过程控制

6

10

硬件可靠性

9

8

联网和通讯功能

48

管理能力

39

系统诊断和报警

38

早期的PLC以数字量的顺序控制为主。随着PLC功能不断扩充,PLC增加了模拟量控制功能、PID调节功能、通讯联网功能及分级控制功能等,在过去DCS占统治地位的、冶金等行业也可由PLC进行控制。但PLC难以组成大型、复杂、综合的系统,如果过多的PC企图通过网络与过多的PLC通讯,则可能导致瓶颈现象及计时上的困难。

DCS是由模拟仪表控制系统发展而来,初期的功能以回路调节为主,之后又加入了顺序控制的功能。DCS的设计思想是操作管理集中,控制分散以提高整个系统的可靠性及管理能力。DCS的上述优势使它在控制系统市场仍占主流。 但DCS比PLC价位高,对一些资金有限的中小型企业有时难以承受。

本文探讨的这种混合式控制系统整合了PLC与DCS的优势,对需要实现自动化(LCA)的场合尤为适用。

二、混合式控制系统结构


图1所示为混合式控制系统。该系统主要以DCS的设计思想为基础,综合PLC与DCS的各自优势。它主要由系统网络、 操作员工作站、*服务器、控制器及输入/输出(I/O)模块等部分组成。

1、系统网络

对DCS而言,系统网络是整个系统的基础和核心,对整个系统的实时性、可靠性和可扩充性起着决定性的作用。对混合式控制系统也是如此。

如图1所示,HCS是分级控制系统,共分两级:操作管理级及过程控制级。操作管理级的各项设备——操作员工作站及*服务器由N1网连接。N1网是一局域网(LAN),对它的要求是能以较高的速率传输大量数据,可选用Ethernet(以太网)或ARCNET。Ethernet采用载波侦听/多路访问协议,具有10Mbps及100Mbps的通讯速度,但它不具备实时性;ARCNET采用令牌传输协议,具有2.5Mbps的通讯速度,具有好的实时性。N1网的网络拓朴结构可采用星形、总线形、混合形等。总线结构的网络技术比较成熟,施工相对简单,节点的加入或退出也无需中止网络运行,是工业控制网常用的网络结构。N1网的传输介质可使用双绞线、同轴电缆或光纤。

N2网将过程控制级的控制器与控制器、控制器与远程I/O、远程I/O与远程I/O连接起来,并使之与*服务器相连. 对N2网的要求是实时性,即一旦N2网上某节点发送数据,则该网络上所连接的各节点应能同时接收到该数据,实现数据共享。这一点对实时性很强的过程控制十分重要。N2网还具有其它特性,如给网络添加新设备不会造成网络通讯拥塞,*消除系统瓶颈现象;开放式体系结构使它与PLC、智能马达驱动器等其它设备相兼容。

A-B的ProcessLogix过程控制系统N1网采用总线结构的Ethernet,N2网采用A-B自己的ControlNet网络,如果采用中继器,传输距离可达30km。

2、操作员工作站

操作员工作站是HCS与用户进行信息交换的设备,其主要功能是为运行操作提供人机界面,使操作人员及时全面地了解系统运行情况,并对生产过程进行调节和控制。随着微型计算机性能的不断提高,操作员工作站可由PC机承担,由于操作员工作站与*服务器通过局域网相连,所以欲添加一个操作员工作站十分容易,只要在N1网上增加一个PC机并让*服务器为新添加的操作员工作站提供客户软件即可。

3、*服务器

所有的系统信息、报告及总数据库由*服务器统一管理,以实现信息集中管理。*服务器用Windows NT为操作系统,配以系统应用软件,还可与企业管理系统相连。DCS的组态功能在HCS中也由*服务器提供。工程师可利用*服务器的系统应用软件来或添加控制配置并下载至控制器中。

4、控制器

控制器为自动控制系统中的控制中枢。HCS的控制器与PLC一样采用了典型的计算机结构,主要包括处理器、内存、I/O接口,外加通讯接口。HCS控制器的框架沿袭了传统PLC的框架尺寸结构,因而体积比DCS小得多。虽然从尺寸与外形上看,HCS控制器与PLC极其相似,但它绝不是PLC的简单翻版。HCS控制器在过程控制中执行闭环及顺序控制,能胜任DCS所承担的过程控制任务。HCS控制器采用模块化结构形式,处理器模块、本地I/O模块、通讯接口模块等均插入同一框架中,通过数据总线相连,实现“软接线”,另外,通过N2网还可扩展远程I/O模块。

每个HCS可支持多个控制器,而每个控制器又可支持多达上百个控制回路。这样由HCS便可组成较大型的控制系统,且控制是分散的。如ProcessLogix控制系统较多可支持16个控制器,每个控制器可支持125~150个控制回路。

5、输入/输出(I/O)模块

HCS提供了能与工业现场I/O信号直接相连的各种规格的I/O模块, 如模拟量/数字量、 直流/交流、电压/电流及不同电压等级的I/O模块等。这些I/O模块可与工业现场的按钮、变送器、传感器、电磁阀门及马达控制器等设备元件直接相连,使用灵活方便

202207281244519172844.jpg202202231632210850864.jpg



http://www.absygs.com

产品推荐