DCS,PLC的现状与展望

山西 电子技术 1999年第3期 技术 前瞻 DCS、PLC的现状与展望 展望 了其夸后 的发展趋势 。 代 ，是一个环球技术和市场竞争的年代，是 一 个让多数人不知所措的年代。计算机技 术 的发展 ，特别是网络技术的发展正在改 变着工业控制系统的形态和控制 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师的 观念。传统的生产过程计算机控制系统仅 仅是一个狭义的概念，现代 的计算机控制 系统 已经是一个广义的概念 ，它不仅包括 各种复杂或简单的自动调节系统，各种顺 序逻辑控制系统，各种 自动批处理控制系 统 ，连锁保护系统等；还包括整个企业各生 产工段和生产车间的优化调度系统，以及 根据市场反馈和生产状态而制定的企业决 策系统和管理信息系统。 计算 机真正用 于工业控制是伴随着 DCS的出现而发展的 DCS以其高度的可 靠性、强大而易于扩充的功能、漂亮的图形 界面、方便 的组态软件、丰富的控制算法、 开放的联网能力等优点 ，得到迅速 的发展， 成为计算机工业控制系统的主流 。PLC以 1分布式控制系统) 可蝙 构紧凑、功能简单 、速度快、可靠性高、 价格低等优点，迅速获得广泛应用，已成为 与 DCS并驾齐驱 的另一种 主流工业控制 系统。目前以 PLC为基础的 DCS发展很 快，PI c与 DCS相互渗透、相 互融合、相 互竞争 ，已成为当今工业控制系统的发展 趋势 。本文将对 DCS和 PLC的现状与发 展做出一简要介绍： 1 历 史 回顾 1．1 DCS的 由来 世 界 上第 一 套 计 算 机控 制 系统 是 1959年 3月在美国德克萨斯洲 Texaco炼 油厂投入运行的。由于当时受计算机技术 的局限，是用一台计算机对整个生产流程、 生产线进行监测 与控制，即所谓的集中式 控制系统 。集中式控制系统的优点是结构 简单、清晰、数据库容易管理且保证数据的 一 致性 但缺点是非常明显的，软件复杂而 庞大可靠性下降，系统可扩展性差 ，当计算 机出现故障时会危及全部生产 的正常进 垃稿 日期 ：1999一O5一o6 作者 张德仁 54岁 高扭工程师 030006 ～ ～ 晰 维普资讯 http://www.cqvip.com 4 山 西 电 子 技 术 1999妊 行 。针对集 中式控制 系统存 在的问题 ，人们 提出了几点具有建设性 的思路．后来成为 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 DCS的基本原则 ： · 用多台计算机代替一台计算机对生 产线进行控制，从而将危险分散，提高系统 的可靠性和实用性。 · 用不 同的计算 机去实现不 同的功 能 ，使每一台计算机功能尽量单一化 ，单一 化的处理软件在结构上容易做得简单 ，可 提高软件的可靠性。 · 用计算机网络解决系统的扩充和升 级 问题 事实上被控过程本身具有层次性和可 分割性，上述设想符舍被控过程 自身的内 在规律．因此在 1975年由霍尼韦尔(Hon— eywel1)公 司率先 推 出基 于 上述设 想 的 DCS后，很快地得到了广泛的承认和普遍 的应用。DCS经历了初创 (1975--1980)、 成熟(1980--1985)、扩展(1985以后 )几个 发展时期 ，在控制功能完善、信息处理能 力、速度及组态软件等方面取得了令人瞩 目的成就。已经成为计算机控制系统的主 流。当今几乎每个发达国家都生产 自己的 DCS，生产厂家一百多家．已销售几万 台 套。主要生产厂家集中在美国、日、德等多 家公司，如美国的霍尼韦尔(Honeywel1)， TDC3000、TDC3000X、$9000；Foxboro，I／ AS{ W esting House， W DPF； ABB． MOD300f日 本 的 横 河 (Yoko．yawa)． CENUM 、 XL}日立 ，HIACS3000、5000f 德 国 的 西 门子 (Siemens)，TelenermM、 SIPAO$200；加拿大 贝莱 (BAILEY)，N一 90。 我国从八十年代开始研制分布式控制 系统，目前能提供国产 DCS系统的有 ：和 利时自动化工程公司的 HS1000、HS2000． 浙江大学的 Saperean，航天部测控公司的 友力 2000。 1．2 PLC的发展历程 在本世纪 60年代，计算机控制技术已 经开始用于工业控制领域，但 由于计算机 技术复杂、编程不方便，加之当时价格昂贵 等原 因．未能得到广泛应用 。1969年美国 最 大 的汽车 制 造 商 通用 汽 车 公 司 (GM)，为了适应汽车型号的不断翻新 ，试 图寻 找一种新 的方法 ，尽可 能减 少重 新设 计继电器控制系统和接线，降低成本缩短 周期 ，设想把计算机通用、灵活的优点和继 电器系统的简单、易懂、操作方便、价格便 宜的优点结合起来制造一种通用的控制装 置，并把计算机编程的方式加以简化 ，用面 向控制过程 、面向问题的“自然语言”进行 缩程，使不熟悉计算机的人也 能方便地使 用。美国数字设备公司(DEC)研制出了第 一 台 PLC，在美国通用汽车 自动装配线上 试用成功。从那时起美国PLC技术得到了 迅速发展，各公司都相继朝着 PLC实用化 阶段发展。在美国 PLC的影响下 ，欧洲各 国相继投人一定力量研制 PLC，日本随着 本国集成电路技术的发展优势 ，使 PT c的 集成度进一步提高。 七十年代 中期 ，PLC进人实用化发展 阶段，美国、日本、德 国等一些 厂家开始采 用微处理器(MPU)作为 PLC中央处理单 元(cPu)来扩大其功能、提高可靠 性、增 加灵 活性，且 比较经济。1977年底美 国 MOTOROLA 公司研制成一位微处理器 MC14500芯 片，很 快 就 出 现 了 一 位 机 PLC．由于其结构简单 ，编程容易 ，又具有 较强的抗干扰能力 ，因而很快取代 了矩阵 式顺序 控制器，推动了 PLC的普及和发 展 。 七十年代末 PLC进人成熟阶段 ，十六 位微处理器和 5l系列单片机相继问世 ，使 PLC向大规模、高速度、高性能方面发展， 形成了各种系列产品。同时出现了紧凑型、 低价格的新一代产晶和多种不同性能的分 布 网络系统。此时面 向工程技术人员的 维普资讯 http://www.cqvip.com 6 山 西 电 子 技 术 1999芷 握。为了适应这一情况，DCS厂家改造 自 己的组态语言，使之符合 IEC一1131—3标 准 。 当今 的DCS不断提高 自己的向下接 口能力。多数的DCS提供与各种标准的智 能 仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 通 讯 接 口(如 HART 协议 、MOD— BUS、现场总线等)和 PLC的通信接 口，并 使其通用化、标准化 。 2．1．2 通 用化 早期的 DCS其操作员站、工程师站和 网络产品都是 由各个 DCS厂家 自行设计 开发生产的，随着计算机技术、计算机网络 技术的不断发展 ，通用的计算机产品有着 比专用工作站更强的优势，如价格低廉、构 造简单、维护容易、标准化程度高、可以轻 易地从计算机厂商得到备品、备件供应等 等；通用的阿络产品性能在不断提高，价格 在迅速降低。各 DCS厂家纷纷放弃了过去 自己的硬件设备，而尽可能地采用通用的 计算机和计算机网络产品。使得 DCS越来 越由一个控制 系统变成一个适用的“计算 机”系统。对于DCS厂家来说 ，从硬件到软 件全部由自己生产的时代已一去不返了。 最重要的使命是为工厂提供解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，至 于系统中使用什么计算机，网络产品，则是 一 个优化选型同题 2．1．3 信 息化 早期 的 DCS最 多的是为各种用户提 供一个控制系统平 台，用户可以通过组态 实现过程控制功能。当夸的DCS已不是过 去狭义的概念，而是一个广义的概念。它不 仅包括过去 DCS中所包含的各种内容 ，还 向下深入到现场的每台测量设备、执行机 构，向上发展到了生产管理、企业经营的方 方面面。当今的DCS越来越由一个控制系 统变成一个“信息系统 2．2 PLC的现状 早期 的 PLC是为了取代过去的继电 器顺序逻辑电路，而实现顺序逻辑控制功 能。通过软件来实现逻辑运算太大提高了 灵活性，特别是在修改时只需改变软件而 不需改变继电器 组合和接线，节 约了技术 人员大量的时间和系统成本。随着计算机 技术的发展，PLC也在不断提高 自己的性 能并不断扩展 自己的应用 领域。当今的 PLC具有以下特点： 2 2．1 编程语言与缟程标 准化和 高级化 过去的 PLC编程一 般是 由各厂家提 供的LA—DDER图编程语言。它们形状相 似，却不兼容 ，自从 IEC一1131—3标 准推出 以来 ，各 PI c厂家积 极 向该标 准靠拢 IEC一1131 3标准是为 PLC编程标准化所 制定的一套欧洲标准。PLC编程语言的标 准化使 PLC也在逐步走向开放 。 早期 的编程器主要有便携式编程器， 其适合现场调正、操作 ，但 没有汉化 ；PT 编程器具有图形功能，但价格太贵 当今的 编程工具正在 向汉化和通用化方向发展 。 出现了中文微型可编程终端(如 OMRON 98年 7月推出的新产品MICRO PT具有 汉字显示功能)和中文版的支持软件，利用 这个软件可以在通用的计算机上轻松地实 现编程 、监控 。 2．2．2 向两级 化发展 当今 PLC发展的一个基本特征就是 向小型化、超小型化发展。小型化 、系列化 、 低成本是 PLC的一大优势 超小型机几乎 占了 PLC市场的 1／4，具有广 阔的市场 。 一 些超小型 PLC，具有超小体 积，也具有 更强的功能 。如 OMRON CPMIA Dc 10 点的机种几乎与 PC卡同样大小(66mm× 90ram)但 它具有 中断输 入、脉 冲锁存输 入、高速计数、问隔定 时中断、模拟量输入、 与计算机、PT链接等功能。 PLC的另一基本特征是 向高速度、高 性能、高可靠的中、大型方向发展。当今的 PLC已经走 出了原来设备逻辑控制应用 领域，向 DCS应用领域渗透。如 OMRON 维普资讯 http://www.cqvip.com