浅谈现代工业控制技术

浅谈现代工业控制技术

摘要:本文介绍PLC、DCS和现场总线,阐明了各控制系统的特点。

关键词:PLC DCS现场总线

社会文明的不断发展,生产技术水平迅速发展,特别是计算机技术和通信技术的飞速发展,使我国工业自动化程度不断完善,节约了生产成本、提高生产效率。

随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的,20世纪70年代的PLC只有开关量逻辑控制,首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令;并通过数字输入和输出操作,来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行,以完成工艺流程要求的操作。国际电工委员会(IEC)在1987年2月通过了对它的定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,

易于扩充其功能的原则设计。

PLC所具有的特点如下。

(1)可靠性高。所有的I/O接口电路均采用光电隔离;所有的输入端均采用R-C滤波器;所有的模块均采用屏蔽措施;所有的开关电源采用性能优良;所有的器件进行严格的筛选。

(2)大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各元件,包括CPU,电源,I/O等都采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来。

(3)针对不同的工业现场信号,PLC有着丰富的I/O接口模块。

(4)PLC安装简单,使用时直接将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接,即可投入运行,维护方便。

(5)PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,编程简单易学。

DCS控制系统的意义在于“分散控制,集中管理”。过程控制分散好处就在于把危险分散,由于过程控制器完成的功能不同,承担的任务不同,所以当一个控制器出现问题,不会影响其他控制器稳定运行,同时集中管理是把分散的部分集中管理,协调分散的控制器能够共同完成一项控制任务。以往的控制系统确实也体现了这种意义。各DCS 生产厂家在生产实践中不断的总结经验,对控制系统不断的改进,使DCS系统日趋完善。现有DCS系统虽然成熟,但各生产厂家生产DCS

系统时都使用自己的专利技术,并严格保密自己的技术,如果需要与不同的系统通信只有借助网关等设备完成。

DCS所具有的特点如下。

(1)集散控制系统是集4C(Communication,Computer,Control,CRT)技术于一身的控制系统。

(2)PID调节主控站中,主控站是连接操作站与现场仪器仪表。

(3)现场的所有仪表都一对一的连接到I/O端子上,经控制站接到整个局域网上。

(4)DCS是控制站、操作员站、现场仪表于一身的3级网络拓扑结构。

现场总线是生产过程区域现场设备/仪表和控制室系统之间的一种串行、数字式的双向通信的数据总线,是一门新兴的技术,同时也是控制系统今后主要的发展方向。这种新兴的技术在不久后就会全面应用于工业生产中。这种技术不只是新颖,而且设计思想对生产自动化程度以及生产效率的提高都有益处。

现场总线技术所具有的特点如下。

(1)现场总线的交互性。互操作性在互联的设备之间,系统之间的信息的传递与沟通,相互之间设备虽然来自不同厂家但是由于协议相

同,可互相完成相同的工作。互用性不同厂家的设备如果有着相似的功能就可以相互替代,这样在设备损坏的情况下,可以使用不同厂家的设备,提高现场缺陷的消除。

(2)现场总线的开放性。现场总线极大程度的开放了控制系统,通信协议一致开放,使用户在选择控制系统时不必过多考虑技术垄断和设备垄断的问题存在,各个厂家只要遵从标准,就完全可以实现不同厂家的设备之间实现信息互换。

(3)控制系统的自治性。现场总线将信号之间的转换、传感器的测量、测量值的补偿等控制部分功能体现在现场设备中。现场设备具有高度的智能化。

现场总线的优点提高了系统的可靠性和安全性,由于采用了现场智能设备,所以现场设备的免维护量提高,保证能够长周期稳定的运行。减少维修工作量,提高工作效率。现场总线应解决现场噪音问题和系统网络的冗余问题。

最后,在现代工业过程控制系统中,PLC、DCS还是现场总线都在自动化技术发展的过程中扮演着重要和不可替代的角色,它们之间各有所长,各有特色,相互融合、相互渗透,更分散、更开发。