浅谈DCS控制系统与PLC控制的区别 第4页 控制器中安装有操作系统,功能块组态软件和通讯软件。
为了系统安全运行,闭环控制器一定是冗余运行的,一用一备,并且是热备。为了使冗余成功,应注意以下几点:两个控制器的硬件、软件版本必需一致;检查发送-接收的芯片是否完好;冗余的芯片是否完好。两个模件的设定是否一样、还要检查有没有带手操站等。
通讯网络把过程站和人机界面连成一个系统。通讯网络有几种不同的结构行式。如总线式、环形和星形(见图)。总线形在逻辑上也是环形的。星形的只适用于小系统。不论是环形还是总线形,一般都采用广播式。其它一些协议方式已用的较少。通讯网络的速率在10M和100M左右。
人机界面有4种不同形式的结点,它们是操作站、工程师工作站、历史趋势站和动态数据服务器。
u 操作站安装有操作系统、监控软件和控制器的驱动软件。显示系统的标签、动态流程图和报警信息。
u 工程师工作站给控制器组态(CAD),也可以给操作站组态(作动态流程图)。如果监控软件作图能力很强,作图工作可以由监控软件独立完成。工程师站的另外一个功能是读控制器的组态,用于控制器升级,查找故障。我们称之为逆向工程师站。
u 历史趋势站用于存储历史数据,一般用磁盘阵列(称为RAID技术)。
u 动态数据服务器是DCS和MIS系统的接口,也是DCS和Web的隔离设备。
DCS和PLC的设计原理区别较大,PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的,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。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器,在程序运行过程中,每执行一步该计数器自动加1,程序从起始步(步序号为零)起依次执行到最终步(通常为END指令),然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC,循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。程序计数器这样的循环操作,这是 DCS所没有的。这也是使PLC的冗余不如DCS的原因。DCS是在运算放大器的基础上得以发展的。把所有的函数、各过程变量之间的关系都作成功能块(有的DCS系统称为膨化块)。70年代中期的DCS只有模拟量控制。如TDC2000系统,一个控制器一秒钟内能完成8个PID回路的运算。首先应用的是化工行业。DCS和PLC的表现的主要差别是在开关量的逻辑解算和模拟量的运算上,即使后来两者相互有些渗透,但是还是有区别。80年代以后,PLC除逻辑运算外,也有一些控制回路用的算法,但要完成一些复杂运算还是比较困难,PLC用梯形图编程,模拟量的运算在编程时不太直观,编程比较麻烦。但在解算逻辑方面,表现出快速的优点,在微秒量级,解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理,16位(也有32位的)为一个模拟量。而DCS把所有输入都当成模拟量,1位就是开关量。解算一个逻辑是在几百微秒至几毫秒量级。对于PLC解算一个PID运算在几十毫秒,这与DCS的运算时间不相上下。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。不同型号的DCS,解算PID所需时间不同,但都在几十毫秒的量级。如早期的TDC2000系统,1秒钟内完成8个回路的控制运算。随着芯片技术的发展,解算一个算法的时简在缩短。解算一个算法所需时间与功能块的安排方式和组态方式有关。
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