ASD36A-K現(xiàn)貨
A16B-2200-0360 西門子大幅拓展其開關(guān)和控制加熱器陣列及元件用Siplus HCS模塊化加熱控制系統(tǒng)的輸出功率和功率密度。例如,適用于230/277 V供電系統(tǒng)的Siplus HCS4200加熱控制系統(tǒng)的通道數(shù)量增加至原來的兩倍以上。HCS4200網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在擁有多達(dá)384路功率輸出,能夠在極小空間內(nèi)控制超大型加熱器陣列。另外,新POM Midrange功率輸出模塊使輸出功率增加了一倍多——每個(gè)230V加熱元件的輸出功率從1.47 kW增加至3.68 kW。該P(yáng)OM還適用于277 V系統(tǒng)。適用于400/480 V系統(tǒng)的Siplus HCS4300加熱控制系統(tǒng)功率密度的提高確保更輕松實(shí)現(xiàn)針對(duì)該應(yīng)用的靈活改裝。由于擁有多達(dá)216路功率輸出且每路大功率輸出達(dá)到7.6 kW,這一緊湊型加熱系統(tǒng)現(xiàn)在可以控制的加熱元件數(shù)量可達(dá)到之前的四倍。
西門子加熱控制系統(tǒng)適用于廣泛的行業(yè)和應(yīng)用,例如用于塑料和輕型建筑材料成型、塑焊和薄膜擠出成型等領(lǐng)域以幫助油漆和涂料快速干燥。這一新型加熱控制系統(tǒng)可以高效地控制加熱元件并避免網(wǎng)絡(luò)中瞬時(shí)電流尖峰,從而幫助企業(yè)降低能耗。
三款新型I/O模塊可供Siplus HCS4200和HCS4300選擇,且均具有實(shí)用輔助功能:一款用于溫度檢測(cè);另一款擁有16路數(shù)字輸入/輸出;第三款用于電壓和電流測(cè)量,補(bǔ)償線路電壓波動(dòng)。此外,該加熱控制系統(tǒng)還具備軟啟動(dòng)功能,以控制具有高達(dá)額定電流20倍的極高啟動(dòng)電流的加熱器。
通過TIA博途(TIA Portal)工程軟件平臺(tái)和Profinet/Profibus通訊協(xié)議,該加熱系統(tǒng)能夠輕松集成到包含人機(jī)界面(HMI)設(shè)備、控制器和運(yùn)動(dòng)控制組件的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。在HCS程序庫中,單個(gè)程序模塊可以輕松修改以適用于特定應(yīng)用。新手用戶可以參考示例項(xiàng)目。詳細(xì)的診斷功能可以在加熱過程發(fā)生故障時(shí)提供支持,幫助迅速修復(fù)故障。另外,該診斷功能還可以檢測(cè)出哪一個(gè)加熱器發(fā)生故障,例如引入或引出熔斷器是否跳閘或者線路電壓或頻率是否超出容許范圍。診斷數(shù)據(jù)通過Profinet/Profibus報(bào)告給工廠中央控制器。對(duì)于遠(yuǎn)程診斷,用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問這些數(shù)據(jù)。
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,僅就前兩大件的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行敘述。
一 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(duì)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(zhǎng)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(chǎng)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(tái)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(tái)、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(jí)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(chǎng)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)?,F(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(duì)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(jí)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(duì)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(jí)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(jí)工業(yè)PC則需從下級(jí)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息,并傳送到上一級(jí)計(jì)算機(jī)。
(5)安全操作特性
除了對(duì)工業(yè)PC采取各種保護(hù)性措施以外,還需要對(duì)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(hào)。
3. 工業(yè)PC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
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),工業(yè)PC可與工作站相當(dāng)。因此,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(chǎng)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(zhǎng)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(shì)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(tái)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(tái)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。
二 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回收期平均為一兩年,采用控制策略后可使回收期縮短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(duì)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(jiǎn)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(chǎng)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(tái),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(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展,采用多級(jí)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;低層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備則采用現(xiàn)場(chǎng)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(jí)多區(qū)域化方向發(fā)展。它以多級(jí)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,在工廠低層采用數(shù)字方式把現(xiàn)場(chǎng)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)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(duì)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(duì)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(duì)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(jí)。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(jiǎn)化了批量處理邏輯的執(zhí)行。
(5)軟件極大豐富,增加了控制功能
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(jí)、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)控制功能,現(xiàn)在市場(chǎng)上的控制軟件包已達(dá)數(shù)千種。專家系統(tǒng)、多變量預(yù)測(cè)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(shí)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(chǎng)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(hào)輸出,并具有數(shù)字通信功能的智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表。DCS生產(chǎn)廠家正在利用各種方法把數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線輸入模件和現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)級(jí)控制設(shè)備。它們將為DCS的診斷和處理提供更好的平臺(tái),使DCS走向更加的開放形式。
(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(tái)、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(jìng)爭(zhēng)。現(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?cè)诠δ芎蛻?yīng)用方面正互相滲透,相互融合。因而,在許多應(yīng)用場(chǎng)合下,很難分清哪些是PLC,哪些是DCS。DCS一般都有對(duì)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(shí)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(hào)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(jí)人機(jī)接口、控制器和現(xiàn)場(chǎng)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(tái)必將成為過時(shí)的設(shè)備;在DCS與上級(jí)管理計(jì)算機(jī)“無縫”連接的多級(jí)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。
由于采用開放式體系結(jié)構(gòu),系統(tǒng)很容易與其他計(jì)算機(jī)相連接。在Unix工作站上開發(fā)的大量控制軟件,如專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等,很容易進(jìn)入實(shí)時(shí)控制環(huán)境,使系統(tǒng)具有更高智能功能。工作站和標(biāo)準(zhǔn)用戶界面的采用使得系統(tǒng)操作不再需要現(xiàn)在的大型專用控制臺(tái)。在DCS下一級(jí),標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線的采用將使人們熟悉的DCS I/O結(jié)構(gòu)改觀,靈巧閥門和智能變送器將取代今天DCS控制器中的某些功能,整個(gè)系統(tǒng)將能以更靈活的方式滿足用戶需要。
未來DCS將不再局限于目前功能范圍。它不僅僅是包括硬件和應(yīng)用軟件的專用控制系統(tǒng),也不僅僅用于特定過程控制和優(yōu)化,它將作為一個(gè)更宏大、更完善的多級(jí)綜合信息管理與工業(yè)自動(dòng)化過程控制系統(tǒng),即CIMS中的一個(gè)組成部分。這種管理與控制一體化的系統(tǒng)將使實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)與其他生產(chǎn)和商業(yè)信息結(jié)合起來,通過信息綜合利用進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)操作工藝,達(dá)到更好的經(jīng)營(yíng)效果。
DCS的發(fā)展和廣泛應(yīng)用為過程控制CIMS的發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。目前,CIMS已從離散制造業(yè)發(fā)展到過程工業(yè),它可從市場(chǎng)預(yù)測(cè)、訂貨、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)管理、原料供應(yīng)、計(jì)劃編制、作業(yè)排序、生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制、產(chǎn)品銷售到為用戶服務(wù),形成一個(gè)大型動(dòng)態(tài)閉合反饋系統(tǒng),大大提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益,這就是綜合型工業(yè)自動(dòng)化主控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系。
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