基于PLC控制的小車運(yùn)料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于PLC控制的小車運(yùn)料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于PLC控制的小車運(yùn)料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于,plc,控制,節(jié)制,小車,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 外文翻譯資料 PLC、工業(yè)PC與DCS的特點(diǎn)與趨勢 目前，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的3大件是工業(yè)PC、DCS和PLC。在此，對于他們的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平和發(fā)展趨勢進(jìn)行敘述。 一、可編程序控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用 1. PLC的應(yīng)用 早期的可編程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。70年代初期，體積小、功能強(qiáng)和價(jià)格便宜的微處理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增強(qiáng)。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊和各種特殊功能模塊。在軟件方面，PLC采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語言，除了保持原有的邏輯運(yùn)算等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價(jià)格大幅度下跌，使得PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，大大提高了PLC軟、硬件功能。 2. PLC的特點(diǎn) 在發(fā)達(dá)工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。據(jù)“美國市場信息”的世界PLC以及軟件市場報(bào)告稱，1995年全球PLC及其軟件的市場經(jīng)濟(jì)規(guī)模約50億美元[5]。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到大大的增強(qiáng)，具有以下特點(diǎn)： (1)可靠性高。PLC的高可靠性得益于軟、硬件上一系列的抗干擾措施和它特殊的周期循環(huán)掃描工作方式。 (2)具有豐富的I/O接口模塊。PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。 (3)采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 (4)編程簡單易學(xué)。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 (5)安裝簡單，維修方便。PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 二、工業(yè)PC 1. 工業(yè)PC的工業(yè)控制應(yīng)用 工業(yè)PC具有廣泛軟硬件支持特性，品種豐富多樣，能充分利用優(yōu)良圖形用戶界面功能，對工業(yè)用戶有巨大吸引力。但早期PC不適合工業(yè)自動(dòng)化過程控制應(yīng)用，通過加固改裝如增加保護(hù)機(jī)殼、采取減振降溫等措施，滿足工業(yè)環(huán)境應(yīng)用的一些要求是其初期發(fā)展的特點(diǎn)。近年來，隨著芯片集成度的進(jìn)一步提高，功能增加，制板工藝、元器件封裝和表面安裝技術(shù)的改進(jìn)，及標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線、標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)和圖形用戶界面軟件的發(fā)展，工業(yè)PC的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)入鼎盛時(shí)期，整機(jī)硬件可靠性提高，系統(tǒng)軟件不斷完善，應(yīng)用軟件極大豐富，深入工業(yè)自動(dòng)化控制行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，工業(yè)PC在工業(yè)自動(dòng)化中的使用率占全部工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的65%，且每年以21%的增長速度繼續(xù)擴(kuò)大。制造業(yè)購買的工業(yè)PC按金額計(jì)算占整個(gè)PC市場10%左右。在工業(yè)自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用于工業(yè)管理的占44.1%，應(yīng)用于操作員控制臺的占36.4%，應(yīng)用于質(zhì)量管理的占18.8%，應(yīng)用于監(jiān)視和控制、工程師控制臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分別占總數(shù)的18.2%、12.6%和11.1%。 工業(yè)PC的一個(gè)顯著特點(diǎn)是可獨(dú)立組態(tài)，也可與DCS、PLC、CNC和其他計(jì)算機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)。目前，幾乎所有DCS、PLC生產(chǎn)制造商都采用工業(yè)PC編制控制系統(tǒng)程序，越來越多控制系統(tǒng)公司采用工業(yè)PC作為操作員界面工作站。由工業(yè)PC所組成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域發(fā)揮了十分重要的作用，已出色地用于工廠和車間級過程控制、數(shù)據(jù)采集、批量處理、質(zhì)量管理、機(jī)床自動(dòng)化以及優(yōu)化和專家控制等任務(wù)。 2. 工業(yè)PC的主要特點(diǎn) (1)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用 為了使不同廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)能相互連接，也為充分利用市場上多種多樣PC元件和模塊所提供的功能，工業(yè)PC采用了標(biāo)準(zhǔn)接口，它不僅需采用IEEE、DIN和ISO等標(biāo)準(zhǔn)，還需采用AT(ISA)、EISA及STD、VME、MultibusⅡ等總線標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在工業(yè)PC已廣泛采用了PCI、PCMCIA總線標(biāo)準(zhǔn)，這兩種標(biāo)準(zhǔn)總線對于提高工業(yè)PC性能和速度有極大推動(dòng)作用。 (2)采取必要的保護(hù)措施 必須根據(jù)控制應(yīng)用的環(huán)境條件對工業(yè)PC采取各種保護(hù)性措施，使之適合于從工程管理部門到現(xiàn)場操作控制的應(yīng)用。工業(yè)PC必須要能耐受條件惡劣的現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境，必須具備良好的散熱、通風(fēng)、防水、防塵、抗干擾、抗腐蝕、防沖擊、抗振動(dòng)等一系列保護(hù)性特點(diǎn)。 (3)采用工業(yè)操作系統(tǒng) MS-DOS因內(nèi)存不足，無法支持多任務(wù)，缺乏實(shí)時(shí)性功能，連網(wǎng)能力差等缺點(diǎn)，目前已基本不采用了。隨著計(jì)算機(jī)主芯片的飛速發(fā)展，更高性能和更高速度的工業(yè)PC層出不窮。另外，現(xiàn)在幾乎所有軟件開發(fā)公司都已將開放重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到OS/2、Windows和Unix等操作系統(tǒng)上。尤其是適合于工業(yè)自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作應(yīng)用的Windows NT/2000已經(jīng)普遍成為工業(yè)PC的主流操作系統(tǒng)。 (4)與自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的通信 工業(yè)PC須能與各種自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行有效通信，如與PLC、DCS、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及上一級管理計(jì)算機(jī)的通信。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，由于系統(tǒng)開放和系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展需要，工業(yè)PC的這些通信功能將會(huì)越來越顯示出其重要作用。 標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使工業(yè)PC的應(yīng)用更開放，并能使它對小型計(jì)算機(jī)構(gòu)成更大威脅。以MAP協(xié)議為基礎(chǔ)的Ethernet通信網(wǎng)絡(luò)允許各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間直接相互通信。在不同級別自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間相互通信時(shí)，則需單獨(dú)處理各通信信道。監(jiān)控級工業(yè)PC則需從下級系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息，并傳送到上一級計(jì)算機(jī)。 (5)安全操作特性 除了對工業(yè)PC采取各種保護(hù)性措施以外，還需要對工業(yè)PC的操作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，監(jiān)視計(jì)算機(jī)的運(yùn)行及其軟件系統(tǒng)，檢查具體程序在預(yù)定周期內(nèi)的執(zhí)行情況。計(jì)算機(jī)應(yīng)能監(jiān)視電源電壓，并在故障或偏差過大時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。 3. 工業(yè)PC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 工業(yè)PC現(xiàn)在具有各種各樣的性能和功能，低檔工業(yè)PC與CRT操作終端相當(dāng)，高檔工業(yè)PC可與工作站相當(dāng)。因此，高檔工業(yè)PC與低檔工作站的價(jià)格和性能重疊，差別正在消失，工業(yè)PC與工作站之間的界限越來越模糊。 工業(yè)PC工作站是工業(yè)自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)良選擇，標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)和圖形化操作系統(tǒng)的采用使得工業(yè)PC與其他設(shè)備能有效地進(jìn)行通信。隨著32位和64位計(jì)算機(jī)芯片的出現(xiàn)和使用，將會(huì)進(jìn)一步提高工業(yè)PC工作站的功能和性能，今后還會(huì)向更高方向發(fā)展。 軟件是工業(yè)PC在工業(yè)自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵。硬件性能的提高和價(jià)格的下降，以及標(biāo)準(zhǔn)化和功效更強(qiáng)、更好圖形化操作系統(tǒng)的采用是促進(jìn)工業(yè)PC軟件發(fā)展的重要因素。當(dāng)前，工業(yè)PC軟件發(fā)展迅速，市場上已有數(shù)千家獨(dú)立軟件開發(fā)公司能供應(yīng)在工業(yè)PC上運(yùn)行的工業(yè)過程控制組態(tài)軟件包，以滿足急速增長的工業(yè)用戶需要。工業(yè)PC上應(yīng)用的工業(yè)過程控制組態(tài)軟件包大多運(yùn)行在OS/2、Windows和UNIX等標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)上。工業(yè)過程控制應(yīng)用軟件大批量涌現(xiàn)，軟件開發(fā)公司提供了大量可在工業(yè)PC之上運(yùn)行，用于PLC、DCS等工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組態(tài)工具和圖形化人機(jī)界面軟件。許多PLC、DCS生產(chǎn)制造商開發(fā)的組態(tài)工具軟件已成為其自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分。他們采用工業(yè)PC代替專用工作站，用于建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、控制回路、圖形畫面顯示、報(bào)警記錄、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)趨勢記錄以及過程控制仿真等任務(wù)?，F(xiàn)在，各種用于過程監(jiān)視與控制、單元控制、工廠數(shù)據(jù)采集、過程優(yōu)化控制、過程控制仿真、統(tǒng)計(jì)式質(zhì)量控制(SQC)、統(tǒng)計(jì)式過程控制(SPC)以及專家系統(tǒng)控制的專用工業(yè)自動(dòng)化控制軟件包都有了巨大發(fā)展。IBM公司DAE等應(yīng)用平臺軟件的出現(xiàn)和應(yīng)用，為應(yīng)用軟件開發(fā)提供了統(tǒng)一工具。應(yīng)用平臺功能可從工業(yè)PC機(jī)間的數(shù)據(jù)交換到工廠范圍內(nèi)多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，其標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口允許計(jì)算機(jī)、控制設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)間互換數(shù)據(jù)信息，這些為集成信息管理與控制系統(tǒng)提供了極大方便。 隨著標(biāo)準(zhǔn)圖形化操作系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，以及工業(yè)自動(dòng)化過程控制軟件包的極大豐富，工業(yè)PC的應(yīng)用必將日益旺盛。 三、 DCS DCS自誕生以來，經(jīng)過幾十年的不斷改進(jìn)、發(fā)展和更新?lián)Q代，已相當(dāng)成熟。與初期相比，其系統(tǒng)規(guī)模、控制功能等各方面都有了巨大發(fā)展變化，在可靠性、靈活性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性、性價(jià)比等綜合技術(shù)指標(biāo)方面都有了很大提高和改善。目前已廣泛應(yīng)用于石化、制藥、能源、化工、造紙、煉油、冶金及食品飲料等工業(yè)，并已取得極為顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)裝置由模擬控制儀表改為DCS所取得的經(jīng)濟(jì)效益可占整體效益的60%。DCS投資回收期平均為一兩年，采用高級控制策略后可使投資回收期縮短0.5～1年。當(dāng)今DCS正在融入各種先進(jìn)控制技術(shù)與設(shè)備，并全面向集成化信息管理與自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)，即CIMS方向發(fā)展。 1.發(fā)展歷程 從1975年以來，DCS大致經(jīng)歷了1975～1980年的第一代，1980～1985年的第二代，以及1985年以后的第三代3個(gè)發(fā)展階段。許多生產(chǎn)廠家的DCS采取階段性發(fā)展策略，通過對早期系統(tǒng)不斷發(fā)展和改進(jìn)，進(jìn)而推出具有各種新特點(diǎn)的新系統(tǒng)，新系統(tǒng)與原設(shè)備均相兼容。 早期DCS存儲(chǔ)容量小，功能較簡單。系統(tǒng)主要包括過程控制單元、過程接口單元、CRT操作站、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)公路等5部分。其特點(diǎn)是采用微處理器實(shí)現(xiàn)分散控制，CRT操作站與過程控制單元分離，進(jìn)行集中顯示操作和遠(yuǎn)程控制組態(tài)。Honeywell公司TDC-2000是第一代DCS的代表性產(chǎn)品。 第二代DCS主要由局部網(wǎng)絡(luò)、多功能控制器、主計(jì)算機(jī)、增強(qiáng)型操作站、多功能操作站、網(wǎng)間連接器、系統(tǒng)管理模件等組成。其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了更徹底的分散控制，接線數(shù)量減少，抗干擾性能增強(qiáng)，硬件標(biāo)準(zhǔn)化程度提高，通用性強(qiáng)，功能更全面。不僅增強(qiáng)了控制功能，且加強(qiáng)了全系統(tǒng)信息管理，引入了局部網(wǎng)絡(luò)和光纖通信技術(shù)。這一時(shí)期的代表性產(chǎn)品包括Honeywell公司TDC-3000和西屋公司W(wǎng)DPF等系統(tǒng)。 新一代DCS最重要的特點(diǎn)是把過程控制、監(jiān)視、管理調(diào)度有機(jī)結(jié)合起來，通過采用開放系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)如MAP、Ethernet及現(xiàn)場總線等，解決了不同生產(chǎn)廠家設(shè)備間的互連問題。其間的系統(tǒng)具有若干新的發(fā)展特點(diǎn)，采用了32或64位微處理器和功能強(qiáng)大的工作站，增強(qiáng)了順序控制、批量控制能力，系統(tǒng)能容納工業(yè)PC和PLC；軟件極大豐富，采用了標(biāo)準(zhǔn)圖形化操作系統(tǒng)平臺，統(tǒng)一了用戶界面；引入了專家系統(tǒng)、自適應(yīng)過程控制等高級控制功能。其代表性產(chǎn)品包括Foxbor公司I/A系列智能化控制系統(tǒng)、ABB-貝利INFI 90、ABB公司Freelance 2000、RTP公司RTP 2000/2200 HCS(混合型控制系統(tǒng))、橫河XL和mXL、Honeywell公司TDC-3000 LCN/VCN-PM以及西門子PCS 7等系統(tǒng)。 2. 新特點(diǎn)和新發(fā)展 (1)全開放系統(tǒng)使DCS向CIMS方向發(fā)展 隨著標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，采用多級通信網(wǎng)絡(luò)的DCS正逐步實(shí)現(xiàn)全面開放。新系統(tǒng)都采用ISO開放系統(tǒng)互連模型，通信協(xié)議滿足MAP/TOP或IEEE標(biāo)準(zhǔn)要求。在主干網(wǎng)絡(luò)一層，廣泛采用MAP 3.0協(xié)議或ISO/OSI模型；中間層多采用Mini MAP、IEEE 802.3、Ethernet或Proway；最低層現(xiàn)場設(shè)備則采用現(xiàn)場總線或變送器總線進(jìn)行連接。開放系統(tǒng)改變了以往DCS生產(chǎn)廠家自成一體的封閉局面，并使得自動(dòng)化工業(yè)用戶在應(yīng)用軟硬件方面有更大選擇余地。 新一代DCS正在向多級多區(qū)域化方向發(fā)展。它以多級通信網(wǎng)絡(luò)為工具，把整個(gè)工廠或企業(yè)的生產(chǎn)信息管理和控制相互結(jié)合起來，在工廠最低層采用數(shù)字方式把現(xiàn)場設(shè)備集成到DCS之中，在高層解決局部網(wǎng)絡(luò)及各類管理計(jì)算機(jī)的互連，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)調(diào)度、決策，以及生產(chǎn)過程總體優(yōu)化。這就符合利用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)計(jì)劃、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)過程及有關(guān)物質(zhì)流和信息流進(jìn)行綜合管理CIMS系統(tǒng)的發(fā)展要求。利用DCS開放系統(tǒng)逐步向CIMS方向推進(jìn)，是綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成的一種基本方法。 (2)工作站和圖形用戶界面強(qiáng)化了操作站功能 工作站(包括工業(yè)PC工作站)和圖形用戶界面的采用，使得DCS操作站面貌一新。許多DCS生產(chǎn)廠家更多地將DEC、SUN及阿波羅等公司的Unix工作站用于操作員界面任務(wù)及其某些控制任務(wù)，并相應(yīng)采用了Motif、Penlook、X窗口、OS/2、Windows等圖形用戶界面。工作站價(jià)格合算、效率高，并提供了對用戶友好的操作員界面設(shè)備。高功能工作站和高分辨率圖形設(shè)備的采用，使得操作站處理的信息量更大，信息處理質(zhì)量更高，并能利用鼠標(biāo)器、觸摸屏、轉(zhuǎn)球式光標(biāo)以及其他一些人機(jī)工程技術(shù)。 (3)采用32或64位處理器提高硬件性能 32或64位微機(jī)的發(fā)展和使用，是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的里程碑，對DCS硬件性能的提高具有重大影響。目前，大多數(shù)DCS已經(jīng)用32或64位微機(jī)取代了原16位機(jī)，因此，相應(yīng)的過程控制站和操作員站功能升級。采用Intel 86系列處理器的擴(kuò)展型PC生產(chǎn)廠家現(xiàn)在主要采用Pentium處理器處理操作員界面任務(wù)；而采用M68系列的生產(chǎn)廠家則越來越多地采用了68020、68030以上的處理器。大多數(shù)工作站處理器的性能達(dá)到了5～50M指令/s。DCS過程控制器采用32位以上處理器后，各項(xiàng)性能均比以前提高2倍以上，總線內(nèi)通信速度提高了3倍以上，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸速度達(dá)到10、100、1000Mb/s，通信距離可達(dá)20km，I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)20000以上，而同等規(guī)模系統(tǒng)卻比以前便宜了30～40%。 (4)增強(qiáng)批處理能力 早期DCS主要用于連續(xù)過程控制，現(xiàn)在DCS批量處理功能不斷增強(qiáng)，并越來越顯示出其重要性。DCS采用菜單操作和填空方式進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)及其圖形顯示等特點(diǎn)都適合批量處理應(yīng)用。絕大多數(shù)DCS新產(chǎn)品都能用同一控制器實(shí)現(xiàn)連續(xù)和批量過程控制。DCS軟件庫中邏輯運(yùn)算、布爾函數(shù)等功能的增加，增強(qiáng)了系統(tǒng)順序控制和批量控制能力。如ABB-貝利INFI 90系統(tǒng)采用的批量處理語言Batch 90具有文件自動(dòng)處理和內(nèi)部查錯(cuò)能力，可與功能碼、梯形圖混合使用，可直接讀寫功能碼和梯形圖，允許從聯(lián)鎖邏輯中所斷開的順序控制邏輯連續(xù)執(zhí)行，簡化了批量處理邏輯的執(zhí)行。 (5)軟件極大豐富，增加了高級控制功能 在操作系統(tǒng)方面，Windows NT和Unix作為開放系統(tǒng)的代表，具有廣闊發(fā)展前景，其特點(diǎn)包括多用戶、多任務(wù)、優(yōu)良的可移植特性和網(wǎng)絡(luò)功能。目前，實(shí)時(shí)Unix在工業(yè)自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開放性方面發(fā)揮了重要作用，除DCS生產(chǎn)廠家自行開發(fā)的專用操作系統(tǒng)外，Unix和Windows NT是在各種DCS中使用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)。 DCS組態(tài)軟件多采用功能模塊語言和面向?qū)ο蟮恼Z言，有些系統(tǒng)采用高級程序設(shè)計(jì)語言和圖形化軟件。組態(tài)過程通常利用輸入、輸出、選擇、計(jì)算、邏輯、報(bào)警、限幅、順序和控制等模塊的軟連接，構(gòu)成各種不同控制回路。菜單和填空式操作使得控制組態(tài)非常方便。 DCS控制算法正不斷完善和發(fā)展。除可實(shí)現(xiàn)PID、非線性、前饋、串級、前饋加反饋外，還可實(shí)施順序控制和梯形圖邏輯控制，及PID參數(shù)的自整定、自適應(yīng)控制。DCS廠家提供的各種專用軟件模塊，如SPC/SQC(統(tǒng)計(jì)式過程控制/統(tǒng)計(jì)式質(zhì)量控制)、CAD、人工智能和專家系統(tǒng)等，極大豐富了DCS軟件程序庫，增加了系統(tǒng)高級控制功能，現(xiàn)在市場上的高級控制軟件包已達(dá)數(shù)千種。專家系統(tǒng)、多變量預(yù)測控制、模糊邏輯控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)已逐步實(shí)用化和商品化。 今后的DCS軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)仍將繼續(xù)突出以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：模塊化程序設(shè)計(jì)；面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)；將專用程序設(shè)計(jì)方法用于實(shí)現(xiàn)X窗口、聲音識別等方面，以便為工業(yè)自動(dòng)化用戶提供更加靈活適用的操作員界面。 (6)智能化傳感器等數(shù)字化現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)入DCS 目前，各工業(yè)自動(dòng)化過程控制公司已推出大量采用微處理器、具備模擬和數(shù)字兩種信號輸出，并具有數(shù)字通信功能的智能化現(xiàn)場儀表。DCS生產(chǎn)廠家正在利用各種方法把數(shù)字化現(xiàn)場設(shè)備集成到自己的系統(tǒng)中。如Honeywell IACD雙向通信系統(tǒng)用于智能變送器與TDC-3000過程控制器等部件的連接；ABB-貝利雙向通信系統(tǒng)利用9600 baud頻移鍵控物理層傳輸方式，其硬件包括現(xiàn)場總線輸入模件和現(xiàn)場總線終端單元，軟件包括變送器管理程序和變送器功能塊；Moore公司Mycro HART門接器可支持256個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)連接或480個(gè)多點(diǎn)連接的智能變送器；Foxbro公司除采用數(shù)字方式把自己的現(xiàn)場設(shè)備集成到智能化I/O系統(tǒng)外，還提供了60多種連接其他生產(chǎn)廠家的門接器。 采用標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線，從底向上實(shí)現(xiàn)不同生產(chǎn)廠家設(shè)備互連，符合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展潮流。目前，現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展已受到國際高度重視，是綜合工業(yè)自動(dòng)化主控系統(tǒng)不可缺少的組成部分。隨著標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場總線通信技術(shù)的發(fā)展，DCS中更多的智能和控制功能將向下轉(zhuǎn)移，下放到現(xiàn)場級控制設(shè)備。它們將為DCS的診斷和處理提供更好的平臺，使DCS走向更加高級的開放形式。 (7)DCS進(jìn)一步容納工業(yè)PC和PLC 工業(yè)PC和PLC作為DCS中的設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍。絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家的DCS都提供了把工業(yè)PC、PLC連入到DCS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件接口和應(yīng)用軟件。 工業(yè)PC可利用觸摸屏和CRT窗口技術(shù)，可采用菜單驅(qū)動(dòng)方式建立起控制策略，還可利用母板上的插件實(shí)現(xiàn)與外部的通信。通過適當(dāng)軟件和硬件接口，工業(yè)PC可與DCS中的過程回路控制器相連接，用于回路控制的圖形顯示。DCS利用工業(yè)PC作為操作站、編程終端、監(jiān)視臺、工作站等，如ABB-貝利、菲歇爾等公司的DCS數(shù)年前就已把IBM PC及其兼容機(jī)，以及DEC Professional 300等個(gè)人計(jì)算機(jī)用于系統(tǒng)組態(tài)、監(jiān)控、編程等任務(wù)。還有一些生產(chǎn)廠家除自己開發(fā)一系列接口部件和軟件，將工業(yè)PC作為DCS操作員站及其他任務(wù)以外，還可采用第三方生產(chǎn)廠家的如OnSpec等過程控制軟件包。 PLC與DCS的關(guān)系是既相結(jié)合、又相競爭?，F(xiàn)在大多DCS都結(jié)合梯形邏輯程序設(shè)計(jì)技術(shù)，所有PLC都增加了模擬模件，以便處理連續(xù)生產(chǎn)過程。PLC通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)，通信和連網(wǎng)能力增強(qiáng)，控制功能增加，并采用了類似DCS操作站、帶監(jiān)控計(jì)算機(jī)的操作員界面。而DCS也在不斷增強(qiáng)批量處理能力，向小型、高功能、模塊化方向發(fā)展。因此DCS和PLC正逐漸靠攏，兩者界線變得越來越模糊。它們在功能和應(yīng)用方面正互相滲透，相互融合。因而，在許多應(yīng)用場合下，很難分清哪些是PLC，哪些是DCS。DCS一般都有對PLC的接口，可把PLC連接到DCS中。目前，以PLC為基礎(chǔ)的DCS發(fā)展很快，離散制造業(yè)和過程工業(yè)都傾向于采用混合控制策略的PLC/DCS。有的系統(tǒng)則利用同一機(jī)箱將連續(xù)控制和PLC邏輯功能結(jié)合在一起，不必采用單獨(dú)PLC系統(tǒng)，如美國RTP 2000/2200 HCS即采用了該方式，該系統(tǒng)完整地將PLC和DCS功能特性集成在一起，應(yīng)用同一套控制策略組態(tài)軟件NetSuite就能完成所有控制功能的設(shè)計(jì)和組態(tài)。 (8)采用光纖通信等新技術(shù) DCS在其發(fā)展過程中不斷吸取了各種先進(jìn)技術(shù)。光纖通信、高密度大容量磁盤、表面安裝工藝、聲音合成與識別、多媒體等新技術(shù)，以及低功耗CMOS器件和RISC處理機(jī)等已在一些新的DCS中得到了充分應(yīng)用。光纖通信技術(shù)在DCS中的應(yīng)用越來越廣泛。由于光纖具有體積小、信息容量大、信號衰減小、頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速度快、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，DCS高速通道所采用的雙絞線和同軸電纜將逐漸被光纖電纜所代替，使得系統(tǒng)通信效能進(jìn)一步提高。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性，DCS通信總線、網(wǎng)絡(luò)以及各級人機(jī)接口、控制器和現(xiàn)場接口等均已普遍采用冗余、容錯(cuò)以及故障隔離等保護(hù)性措施。 3. DCS的未來是向CIMS方向發(fā)展 DCS的未來是什么？一個(gè)國外過程控制專家曾形象地描繪認(rèn)為：DCS正在消失，但DCS所提供的功能將永遠(yuǎn)不會(huì)消失，它們適應(yīng)高效、安全、實(shí)時(shí)工業(yè)自動(dòng)化過程控制的需要；控制機(jī)箱還將繼續(xù)存在，但是未來控制室的面貌將發(fā)生巨大變化，將來的控制室更像是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，常規(guī)大型DCS操作員控制臺必將成為過時(shí)的設(shè)備；在DCS與上級管理計(jì)算機(jī)“無縫”連接的多級信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系中，DCS作為獨(dú)立實(shí)體的現(xiàn)象將會(huì)消失。也就是說，DCS將會(huì)發(fā)展到它的更高形式。 - 9 -