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PLC和DCS系統(tǒng)的集成前景

閱讀:1233        發(fā)布時(shí)間:2010/12/29
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PLCDCS系統(tǒng)的集成前景
長(zhǎng)期以來.PLCDCS控制系統(tǒng)各自在離散和過程行業(yè)。然而.隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步,尤其是自動(dòng)化系統(tǒng)通信技術(shù)的飛越式發(fā)展,兩者正在呈現(xiàn)融合與集成的趨勢(shì)。這篇來自上海倍福自動(dòng)化的專業(yè)報(bào)告對(duì)這一熱點(diǎn)加以了較為全面的探討。

    
離散控制系統(tǒng)(DCS)在過程控制行業(yè)中占有支配的地位,而可編程邏輯控制器(PLC)在離散制造行業(yè)中占有統(tǒng)治的地位。在過程控制行業(yè)中,過程控制的功能基本上通過采用專有的離散控制系統(tǒng)(DCS)來進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,而其停止運(yùn)行的功能尋址則由可編程邏輯控制器(PLC)完成。本文將對(duì)DCSPLC系統(tǒng)的集成應(yīng)用前景進(jìn)行探討。過提控制行業(yè)和DCS轟統(tǒng)煉油廠、化工廠、發(fā)電廠、造紙廠和金屬冶煉廠等一類過程控制行業(yè),總是離不開采用DCS作為過程中的控制系統(tǒng)。其主要的一類控制功能特性,例如:控制器、歷史狀態(tài)、顯示、現(xiàn)場(chǎng)輸出數(shù)據(jù)等都是分布式的。包括處理器、v0卡分布、通路和現(xiàn)場(chǎng)連接裝置用于執(zhí)行命令在內(nèi)的分布DCS系統(tǒng)流程圖可保證靈活地添加、修正或取消控制點(diǎn)的連接。在某種意義上來說,它們能起到隔離的作用,不致使系統(tǒng)上某單部件的故障影響到其他部件的功能。例如,一個(gè)控制閉環(huán)的故障不致影響到其他相連閉環(huán)回路的功能特性。其工作性能和可靠性確立了DCS系統(tǒng)在過程控制行業(yè)中的應(yīng)用地位。

離散行業(yè)和PLC

    PLC
是來源于離散行業(yè)中的應(yīng)用。PLC不同于典型的DCS系統(tǒng)選項(xiàng)的地方主要在于,它與控制一個(gè)系統(tǒng)的邏輯程序有關(guān)。PLC采用物理裝置代替硬連線邏輯,并借助于*處理器來閱讀所有的輸入值,并執(zhí)行程序,向編程狀態(tài)發(fā)出輸出指令。這一切都是在重復(fù)的掃描過程中完成的,每次掃描約持續(xù)幾毫秒的時(shí)間。一般來說,像汽車和建筑自動(dòng)化、電子和半導(dǎo)體、機(jī)械和運(yùn)輸?shù)纫活惖碾x散行業(yè)傳統(tǒng)上都采用PLC可編程邏輯控制器。

DCS
PLC的共同功能特牲

    
典型的DCS系統(tǒng)除了能起到控制功能以外,還可將其順序控制的功能特性,應(yīng)用于邏輯編程之中。在過程控制功能中發(fā)揮作用的同一個(gè)處理器也能用于邏輯控制。在連續(xù)的過程生產(chǎn)工廠中,邏輯控制和工藝控制是要求互相分離的。這也正是典型的PLC可以獲得接受的地方DCS系統(tǒng)一起使用。對(duì)于邏輯應(yīng)用而言,采用DCS系統(tǒng)的方案相對(duì)要比采用PLC可編程邏輯控制器更昂貴些。何況,過程的安全停產(chǎn)需要采用一種能獨(dú)立于過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)。一個(gè)時(shí)期以來,在連續(xù)過程控制行業(yè)的生產(chǎn)中,DCS系統(tǒng)變成了過程控制的同義詞,而PLC的功能特性則適合于停工時(shí)使用。其中,DCS系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)分別用于過程控制和邏輯功能特性,PLC接收來自DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連續(xù)的輸人數(shù)據(jù)以及來自于現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字和模擬輸人數(shù)據(jù)。

     PLC
驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)各裝置的情況工廠過程中的一部分純粹是響應(yīng)其接收的來自現(xiàn)場(chǎng)的硬接線輸入數(shù)據(jù),其反應(yīng)動(dòng)作*獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的控制動(dòng)作。由于PLC接收來自DCS系統(tǒng)的連續(xù)輸人數(shù)據(jù),因此PLC起到了一個(gè)數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)的作用。

3C
功能通用的硬件、綜合性的技術(shù)、加強(qiáng)的通信功能

     DCS
PLC系統(tǒng)的處理器始終在不斷更新?lián)Q代,與其所鼓吹的強(qiáng)大處理功能保持同步。與這兩者控制器連接的I/O卡也有很強(qiáng)大的處理器。工廠在控制器和I/O板上同時(shí)安設(shè)模擬和數(shù)字信號(hào)處理功能是*符合邏輯的,這是一個(gè)它們可以共同發(fā)揮作用的地方,兩者既統(tǒng)一但又相互獨(dú)立。在某些情況下,這一目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。在zui近一屆的德國漢諾威博覽會(huì)上,Yokogawa,ABB、西門子等一類生產(chǎn)廠越來越多地展示了這些產(chǎn)品。DCSPLC系統(tǒng)的控制器都具有相類似的功能特性,但從應(yīng)用來看則又是不同的。

    
在過程生產(chǎn)工廠中,PLC的安全性是安全自動(dòng)化儀表系統(tǒng)(SIS)運(yùn)行中的一個(gè)主要因素。諸如IEC 61508, IEC 71511ISA SP85一類的標(biāo)準(zhǔn)事實(shí)上已經(jīng)代替了TV認(rèn)證機(jī)構(gòu)所采用的DIN 19250標(biāo)準(zhǔn)。這涉及到對(duì)整個(gè)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的認(rèn)證,而不光是邏輯控制器部分。整體安全水平(SII,)的認(rèn)證關(guān)系到額外的成本,因此,這使得企業(yè)用戶會(huì)盡量設(shè)法去降低開發(fā)費(fèi)用,盡t選用*的通用硬件。對(duì)于用戶來說,這樣做的結(jié)果就是節(jié)省每一處系統(tǒng)訪問的費(fèi)用。

    
上海倍福自動(dòng)化已經(jīng)注意到了現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(Fieldbu: Foundation, FF)Proftbus用戶組織Profibus Nutzer-organisationPNO )將安全應(yīng)用放在優(yōu)先的位置上。FF已將其安全自動(dòng)化儀表系統(tǒng)(FF-SIS )提交TVV認(rèn)證機(jī)構(gòu)審批,并希望該系統(tǒng)能夠在2005年底以前到位。 PNO組織在安全規(guī)范方面也做了類似的努力,zui近也送交TiJV認(rèn)證機(jī)構(gòu)審批,以便使工廠的產(chǎn)品能夠在相同的時(shí)間內(nèi)發(fā)貨。這些規(guī)范的要點(diǎn)就是要求享用共同的平臺(tái)、公用的網(wǎng)絡(luò)以及與DCS系統(tǒng)共享軟件工具。但PLC系統(tǒng)仍然保留其停工關(guān)閉時(shí)的功能識(shí)別特性,同時(shí),還要保證可以避免的停產(chǎn)時(shí)間。

    
制造企業(yè)傾向于采用一種公用的平臺(tái)解決方案,以代替不同系統(tǒng)單元連接和各自擁有的總線.DCSPLC系統(tǒng)的工程功能始終處于分離的位置,并根據(jù)不同的訪問控制模式進(jìn)行必要的改變,這主要是因?yàn)橐恢笔艿絺鹘y(tǒng)的系統(tǒng)總線概念的影響。可以通過以太網(wǎng)設(shè)備那樣的通用通信平臺(tái),從而采用單一的工程工作站來配置DCSPLC系統(tǒng),這樣也可使公用報(bào)警和事故監(jiān)控系統(tǒng)安裝在單一的位置上,以避免租用昂貴的第三方設(shè)備來完成源自DCSPLC兩大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流匯總。通用工程工作站概念有利于*的標(biāo)準(zhǔn)編程語言(I E C 61134)成為主流語言。PLCDCS這兩種系統(tǒng)在配置的方式上例如在功能塊方面有許多共同的特點(diǎn),這為培訓(xùn)人員降低費(fèi)用方面鋪平了道路。事實(shí)上,DCSPLC系統(tǒng)的操作員通用工作站正在不斷地得到重視。至今為止,DCSPLC系統(tǒng)之間的傳統(tǒng)串行接口—Modbus RTU協(xié)議接口繼續(xù)延長(zhǎng)向PLC開放,以便從DCS系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)后做進(jìn)一步處理。在大部分情況下,PLC將能夠從DCS系統(tǒng)進(jìn)行閱讀,但不用于作為對(duì)DCS系統(tǒng)的寫入。這是因?yàn)槌藬?shù)據(jù)的傳輸速度之外,當(dāng)數(shù)據(jù)從PLC寫入DCS系統(tǒng)時(shí),通信數(shù)據(jù)的丟失也可能會(huì)影響過程的控制功能。PLCDCS系統(tǒng)之間的接口通常通過一個(gè)位于DCS系統(tǒng)終端的附加網(wǎng)關(guān)硬件來完成。的發(fā)展趨勢(shì)是將DCSPLC系統(tǒng)建立在像以太網(wǎng)那樣的公用平臺(tái)上,并使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這樣,不但可省去DCS系統(tǒng)終端的附加硬件,而且還可以保證以更高的速度來傳輸系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)更可靠地建立在系統(tǒng)之中。我們可以想象.具有共同功能特性、應(yīng)用于不同場(chǎng)合的DCS系統(tǒng)和PLC設(shè)置到同一底板上,更大地發(fā)揮兩大系統(tǒng)相互之間的潛力。

工廠資產(chǎn)管理

    
上海倍福公司還特別注意到:“……許多供貨商已經(jīng)開發(fā)了有效的工廠資產(chǎn)管理(Plant Asset ManagementPAM)解決方案,為用戶提供了一個(gè)進(jìn)入過程的有力窗口.使他們能夠預(yù)先制訂維修和操作策略,辨別發(fā)生事故前的一切問題,為提高工廠的生產(chǎn)性能和操作優(yōu)化特性(OpX)提供一個(gè)關(guān)鍵的方法。許多來源于PAM的數(shù)據(jù)將很有效地從FF HSEProfibus DP一類的公用總線平臺(tái)獲得,而不是分別通過DCSPLC系統(tǒng)的通道獲得。例如OPC的連通性.保證OPC服務(wù)器駐留在PLC/DCS操作員工作站上,為一個(gè)典型的PAM(客戶OPC)提供連續(xù)的或歷史性的數(shù)據(jù)。DCSPLC系統(tǒng)在功能特性方面的結(jié)合連同其統(tǒng)一的構(gòu)建風(fēng)格,為zui大程度地發(fā)揮PAM*性提供了一個(gè)機(jī)會(huì)。

PC-Based

    
操作員工作站能夠支持基于windows風(fēng)格的工業(yè)PC。這種情況在DCSPLC系統(tǒng)中都是實(shí)際存在的。控制方式繼續(xù)以各自擁有的硬件和軟件為基礎(chǔ),而所采用的網(wǎng)絡(luò)體系是一種更為公開的標(biāo)準(zhǔn)。其本身不會(huì)轉(zhuǎn)化成以PC機(jī)為基礎(chǔ)的控制方式。用戶仍然對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)充滿信心,同時(shí)還吸收了操作終端和網(wǎng)絡(luò)部分的變化。然而,目前正在出現(xiàn)追捧和推銷PC-Based控制器的情況。尤其對(duì)于單個(gè)控制器應(yīng)用,這種情況更為顯著。PC-Based控制器是否會(huì)擠占傳統(tǒng)PLCDCS系統(tǒng)的應(yīng)用空間還是一個(gè)值得討論的問題.只是不知道PC-Based控制器的市場(chǎng)推銷是否將進(jìn)一步促進(jìn)DCSPLC技術(shù)走向融合?
 
 

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