西門子軸卡6SN1118-0DM21-0AA0*
西門子軸卡6SN1118-0DM21-0AA0
提高了產(chǎn)量,使得工程開發(fā)費用小化,降低了使用壽命內(nèi)的成本
DCS控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)區(qū)別
DCS指的是控制危險分散、管理和顯示集中。60年代末有人研制了作邏輯運算的可編程序控制器(Programmable Logic Controller)。簡稱PLC。主要應用于汽車制造業(yè)。70年代中期以完成模擬量控制的DCS推向市場,代替以PID運算為主的模擬儀表控制。
DCS控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)主要區(qū)別在: 一、首先是系統(tǒng)和局部的區(qū)別;DCS從系統(tǒng)來考慮,有許多特殊特性,如信息的收集和分析; 二、網(wǎng)絡(luò)連接的緊密程度; 三、冗余方面完整性. 因為目前基本上高級的PLC都支持現(xiàn)場總線和ETHERNET,所以不能說PLC的開放性比DCS差,而且PLC也有支持C語言的,包含大容量內(nèi)存,因此實現(xiàn)復雜的算法也是可以的,具體表現(xiàn)在以下方面:
1. DCS是一種“分散式控制系統(tǒng)",而PLC只是一種(可編程控制器)控制“裝置",兩者是“系統(tǒng)"與“裝置"的區(qū)別。系統(tǒng)可以實現(xiàn)任何裝置的功能與協(xié)調(diào),PLC裝置只實現(xiàn)本單元所具備的功能.
2. 在網(wǎng)絡(luò)方面,DCS網(wǎng)絡(luò)是整個系統(tǒng)的中樞神經(jīng),和利時公司的MACS系統(tǒng)中的系統(tǒng)網(wǎng)采用的是雙冗余的100Mbps的工業(yè)以太網(wǎng),采用的標準協(xié)議TCP/IP。它是安全可靠雙冗余的高速通訊網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)的拓展性與開放性更好.
而PLC因為基本上都為個體工作,其在與別的PLC或上位機進行通訊時,所采用的網(wǎng)絡(luò)形式基本都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也經(jīng)常與標準不符。在網(wǎng)絡(luò)安全上,PLC沒有很好的保護措施。我們采用電源,CPU,網(wǎng)絡(luò)雙冗余.
3. DCS整體考慮方案,操作員站都具備工程師站功能,站與站之間在運行方案程序下裝后是一種緊密聯(lián)合的關(guān)系,任何站、任何功能、任何被控裝置間都是相互連鎖控制, 協(xié)調(diào)控制;而單用PLC互相連接構(gòu)成的系統(tǒng),其站與站(PLC與PLC)之間的聯(lián)系則是一種松散連接方式,是做不出協(xié)調(diào)控制的功能。
4. DCS在整個設(shè)計上就留有大量的可擴展性接口,外接系統(tǒng)或擴展系統(tǒng)都十分方便,PLC所搭接的整個系統(tǒng)完成后,想隨意的增加或減少操作員站都是很難實現(xiàn)的。
5. DCS安全性:為保證DCS控制的設(shè)備的安全可靠,DCS采用了雙冗余的控制單元,當重要
控制單元出現(xiàn)故障時,都會有相關(guān)的冗余單元實時無擾的切換為工作單元,保證整個系統(tǒng)的
安全可靠。PLC所搭接的系統(tǒng)基本沒有冗余的概念,就更談不上冗余控制策略。特別是當其
某個PLC單元發(fā)生故障時,不得不將整個系統(tǒng)停下來,才能進行更換維護并需重新編程。所以DCS系統(tǒng)要比其安全可靠性上高一個等級。
6. 系統(tǒng)軟件,對各種工藝控制方案更新是DCS的一項基本的功能,當某個方案發(fā)生變化后,工程師只需要在工程師站上將更改過的方案編譯后,執(zhí)行下裝命令就可以了,下裝過程是由系統(tǒng)自動完成的,不影響原控制方案運行。系統(tǒng)各種控制軟件與算法可以將工藝要求控制對象控制精度提高。而對于PLC構(gòu)成的系統(tǒng)來說,工作量極其龐大,首先需要確定所要編輯更新的是哪個PLC,然后要用與之對應的編譯器進行程序編譯,后再用的機器(讀寫器)專門一對一的將程序傳送給這個PLC,在系統(tǒng)調(diào)試期間,大量增加調(diào)試時間和調(diào)試成本,而且極其不利于日后的維護。在控制精度上相差甚遠。這就決定了為什么在大中型控制項目中(500點以上),基本不采用全部由PLC所連接而成的系統(tǒng)的原因。
7. 模塊:DCS系統(tǒng)所有I/O模塊都帶有CPU,可以實現(xiàn)對采集及輸出信號品質(zhì)判斷與標量變換,故障帶電插拔,隨機更換。而PLC模塊只是簡單電氣轉(zhuǎn)換單元,沒有智能芯片,故障后相應單元全部癱瘓??偠灾瑥碾姀S搞維護而言DCS和PLC是有嚴格的界限的。鍋爐、汽機、發(fā)電機三大主機的控制肯定用DCS控制,而PLC也只是應用于輔機如化學補給水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、除灰渣系統(tǒng)及汽機保護(但不參與控制),還有一些廠家是自帶的嵌入式PLC。DCS是從儀器儀表發(fā)展起來的控制系統(tǒng),PLC是從順序控制發(fā)展起來的,盡管在功能上相互滲透,但在實際應用中一般是不會有什么改變的。PLC和DCS的出現(xiàn),是來自于不同專業(yè)口的。主要的區(qū)別有以下幾點:
1.響應速度不同。PLC早出現(xiàn)的目的是代替繼電器邏輯,因為繼電器邏輯的響應速度一般都在幾個毫秒以下,因此要求PLC的響應速度要快;而DCS早出現(xiàn)的目的是代替二次儀表,一般儀表都是測量壓力、流量、溫度、液位等,響應速度都在幾百個毫秒到幾秒不等,要求響應速度不高,但控制的計算方法一般都比繼電器邏輯復雜,因此DCS犧牲了速度去完成復雜的計算。
2.兩者的掃描方式不同。PLC是從程序的開始一直掃描到程序結(jié)束,然后不斷循環(huán)掃描,可以說是一根腸子通到底的方式;DCS是按控制環(huán)掃面,可以說是一個多任務同時工作的方式。
3.I/O冗余。DCS和PLC都能做到CPU冗余、電源冗余、底板冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余,但目前無論哪個品牌的PLC都沒有做到I/O冗余,而DCS能做到I/O冗余
PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。它的連線大大減少。與此同時,系統(tǒng)的維修簡單,維修時間短。Plc采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計。例如:冗余的設(shè)計。斷電保護,故障診斷和信息保護及恢復。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置,它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言。編程出錯率大大降低。
易操作
PLC有較高的易操作性。它具有編程簡單,操作方便,維修容易等特點,一般不容易發(fā)生操作的錯誤。對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示,更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或程序?qū)ふ遥缓筮M行更改。PLC有多種程序設(shè)計語言可供使用。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時,通過硬件和軟件的自診斷,維修人
5.1工作速度
工作速度是指PLC的CPU執(zhí)行指令的速度及對急需處理的輸入信號的響應速度。工作速度是PLC工作的基礎(chǔ)。速度高了,才可能通過運行程序?qū)崿F(xiàn)控制,才可能不斷擴大控制規(guī)模,才可能發(fā)揮PLC的多種多樣的作用。
PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的條數(shù)也不同。少的幾十條,多的幾百條。指令不同,執(zhí)行的時間也不同。但各種PLC總有一些基本指令,而且各種的PLC都有這些基本指令,故常以執(zhí)行一條基本指令的時間來衡量這個速度。這個時間當然越短越好,已從微秒級縮短到零點微秒級。并隨著微處理器技術(shù)的進步,這個時間還在縮短。
執(zhí)行時間短可加快PLC對一般輸入信號的響應速度。從討論PLC的工作原理知,從對PLC加入輸入信號,到PLC產(chǎn)生輸出,的情況也要延遲一個PLC運行程序的周期。因為PLC監(jiān)測到輸入信號,經(jīng)運行程序后產(chǎn)生的輸出,才是對輸入信號的響應。不理想時,還要多延長一個周期。當輸入信號送入PLC時,PLC的輸入刷新正好結(jié)束,就是這種情況。這時,要多等待一個周期,PLC的輸入映射區(qū)才能接受到這個新的輸入信號。對一般的輸入信號,這個延遲雖可以接受,但對急需響應的輸入信號,就不能接受了。對急需處理的輸人信號延遲多長時間PLC能予以響應,要另作要求。
為了處理急需響應的輸入信號,PLC有種種措施。不同的PLC措施也不*相同,提高響應速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷,然后再輸出即時刷新,即中斷程序運行后,有關(guān)的輸出點立即刷新,而不等到整個程序運行結(jié)束后再刷新。
這個效果可從兩個方面來衡量:一是能否對幾個輸入信號作快速響應;二是快速響應的速度有多快。多數(shù)PLC都可對一個或多個輸入點作快速響應,快速響應時間僅幾個毫秒。性能高的、大型的PLC響應點數(shù)更多。
工作速度關(guān)系到PLC對輸入信號的響應速度,是PLC對系統(tǒng)控制是否及時的前提??刂撇患皶r,就不可能準確與可靠,特別是對一些需作快速響應的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為PLC*指標的原因。
5.2控制規(guī)模
控制規(guī)模代表PLC控制能力,看其能對多少輸入、輸出點及對多少路模擬進行控制。
控制規(guī)模與速度有關(guān)。因為規(guī)模大了,用戶程序也長,執(zhí)行指令的速度不快,勢必延長PLC循環(huán)的時間,也必然會延長PLC對輸入信號的響應。為了避免這個情況,PLC的工作速度就要快。所以,大型PLC的工作速度總是比小的要快。
控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。規(guī)模大,用戶程序長,要求有更大的用戶存儲區(qū)。同時點數(shù)多,系統(tǒng)的存儲器輸入、輸出的信號區(qū)(輸入輸出繼電器區(qū)或稱輸入、輸出映射區(qū))也大。這個區(qū)大,相應地內(nèi)部器件(解釋見后)也要增多,這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲區(qū)。
西門子擴展模塊代理商
控制規(guī)模還與輸入、輸出電路數(shù)有關(guān)。如控制規(guī)模為1024點,那就得有1024條I/O電路。這些電路集成于I/O模塊中,而每個模塊有多少路的I/O點總是有數(shù)的。所以,規(guī)模大,所使用的模塊也多。
控制規(guī)模還與PLC指令系統(tǒng)有關(guān)。規(guī)模大的PLC指令條數(shù)多,指令的功能也強,才能應付對點數(shù)多的系統(tǒng)進行控制的需要。
控制規(guī)模是對PLC其它性能指標起著制約作用的指標;也是PLC劃分為微、小、中、大和特大型
5.3組成模塊
PLC的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分,但從質(zhì)上看,箱體也是模塊,只是它集成了更多的功能。在此,不妨把PLC的模塊組成當作所有PLC的結(jié)構(gòu)性能。
這個性能含義是指某型號PLC具有多少種模塊,各種模塊都有什么規(guī)格,并各具什么特點。
一般講,規(guī)模大的PLC,檔次高的PLC模塊的種類也多,規(guī)格也多,反映它的特點的性能指標也高。但模塊的功能則單一些。相反,小型PLC、檔次低的PLC模塊種類也少,規(guī)格也少,指標也低。但功能則多樣些,以至于集成為箱體。
組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎(chǔ),只有弄清所選用的PLC都具有那些模塊及其特點,才能正確選用模塊,去組成一臺完整的PLC,以滿足控制系統(tǒng)對PLC的要求。
常見的PLC模塊有:
CPU模塊,它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能,如速度、規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。
電源模塊,它為PLC運行提供內(nèi)部工作電源,而且,有的還可為輸入信號提供電源。
I/O模塊,它集成了I/O電路,并依點數(shù)及電路類型劃分為不同規(guī)格的模塊。
內(nèi)存模塊,它主要存儲用戶程序,有的還為系統(tǒng)提供輔加的工作內(nèi)存。在結(jié)構(gòu)上內(nèi)存模塊都是附加于CPU模塊之中。
底板、機架模塊,它為PLC各模塊的安裝提供基板,并為模塊間的提供總線。若干底板間的有的用接口模塊,有的用總線接口。不同廠家或同一廠家但不同類型的PLC都不大相同。
箱體式的小型PLC的主箱體就是把上述幾種模塊集成在一個箱體內(nèi)的,并依可能提供I/O點數(shù)的多少,劃分為不同的規(guī)格。
箱體式的PLC還有I/O擴展箱體,它不含CPU,僅有電源及I/O單元的功能。擴展箱體也依I/O點數(shù)的多少劃分有不同的規(guī)格。
除上述模塊,PLC還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。如A/D(模入)模塊、D/A(模出)模塊、高速計數(shù)模塊、位控模塊、溫度模塊等等。這些模塊有自己的CPU,可對信號作預處理或后處理,以簡化PLC的CPU對復雜的程控制量的控制。智能模塊的種類、特性也大不相同,性能好的PLC,這些模塊種類多,性能也好。
通訊模塊,它接人PLC后,可使PLC與計算機,或PLC與PLC進行通訊,有的還可實現(xiàn)與其它控制部件,如變頻器、溫控器通訊,或組成局部網(wǎng)絡(luò)。通訊模塊代表PLC的組網(wǎng)能力,代表著當今PLC性能的重要方面。
掌握PLC性能,一定要了解它的模塊,并通過了解模塊的性能,去弄清楚PLC的性能。
除了模塊,PLC還有外部設(shè)備。
盡管用PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制可不用外部設(shè)備,配置好合適的模塊就行了。然而,要對PLC編程,要監(jiān)控PLC及其所控制的系統(tǒng)的工作狀況,以及存儲用戶程序、打印數(shù)據(jù)等,就得使用PLC的外部設(shè)備。故一種PLC的性能如何,與這種PLC所具外部設(shè)備豐富與否,外部設(shè)備好用與否直接相關(guān)。
PLC的外部設(shè)備有四大類:
編程設(shè)備:簡單的為簡易編程器,多只接受助記將編程,個別的也可用圖形編程(如日本東芝公司的EX型可編程控制器)。復雜一點的有圖形編程器,可用梯形圖語編程。有的還有的計算機,可用其它高級語編程。編程器除了用于編程,還可對系統(tǒng)作一些設(shè)定,以確定PLC控制方式,或工作方式。編程器還可監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,以進行PLC用戶程序的調(diào)試。
監(jiān)控設(shè)備:小的有數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。除了不能改變PLC的用戶程序,編程器能做的它都能做,是使用PLC很好的界面。性能好的PLC,這種外部設(shè)備已越來越豐富。
存儲設(shè)備:它用于*性地存儲用戶數(shù)據(jù),使用戶程序不丟失。這些設(shè)備,如存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器。而為實現(xiàn)這些存儲,相應的就有存卡器、磁帶機、軟驅(qū)或ROM寫入器,以及相應的接口部件。各種PLC大體都有這方面的配套設(shè)施。
輸入輸出設(shè)備:它用以接收信號或輸出信號,便于與PLC進行人機對話。輸入的有條碼讀入器,輸入模擬量的電位器等。輸出的有打印機、編程器、監(jiān)控器雖也可對PLC輸入信息,從PLC輸出信息,但輸入輸出設(shè)備實現(xiàn)人機對話更方便,可在現(xiàn)場條件下實現(xiàn),并便于使用。隨著技術(shù)進步,這種設(shè)備將更加豐富