#新一代自控系統(tǒng)的解決方案

1、新一代自控系統(tǒng)的解決方案zhouji nge 00-10-20 13:02:02隨著工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域陸續(xù)向大型化方向的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化控制的要求越來(lái)越高，而各種自控系統(tǒng)也所以得到了快速發(fā)展。我們熟知的DCS系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)每年都在大量地裝備于各種自動(dòng)化系統(tǒng)工程中。由于用戶對(duì)電控、儀控一體化及管控一體化的需求，也由于信息技術(shù)的發(fā)展和高集成度控制系統(tǒng)的需求， 加上PC機(jī)技術(shù)的日臻完善普及使其性能價(jià)格比日益 提高，為一種全新的自控系統(tǒng)解決方案 PC-based Control的快速發(fā)展提供了非常有利的條件和廣闊的市場(chǎng)前景，為眾多用戶提供了除 DCS和PLC以外的另一種自控系統(tǒng)解決方案。 PC-based

2、 Control,顧名思義，就是基于普通PC機(jī)加上一些必要的I/O硬件設(shè)備組成的控制系統(tǒng)。由美國(guó)Think & Do 軟件公司推出的 Th ink & Do 工控軟件是 PC-based Con trol領(lǐng)域中最 具代表性的產(chǎn)品，該軟件集邏輯控制，運(yùn)動(dòng)控制，PID控制，HMI人機(jī)接口，數(shù)據(jù)庫(kù)于一身，以優(yōu)異的性能，極低的價(jià)格沖進(jìn)市場(chǎng)，在短短的幾年時(shí)間里，在美國(guó)和亞太地區(qū)迅速發(fā)展起來(lái)。那么以 Think & Do為代表的PC-based Control解決方案都有哪些特點(diǎn)呢？一. 開放的I/O子系統(tǒng)在上述幾種控制方案中，用戶對(duì)于I/O硬件的要求相差無(wú)幾，均要求I/O硬件具有易連接性，高可靠性，可維

3、護(hù)性，便于通訊以及較高的性價(jià)比等。所以，控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成 結(jié)構(gòu)主要由核心控制部件及軟件決定。在傳統(tǒng)的控制方案中， 對(duì)于規(guī)模比較大，同時(shí)可靠性要求又非常高的控制系統(tǒng)，我們通常選用DCS。它的優(yōu)異的特性，卓越的控制能力，尤其是對(duì)于過(guò)程量的控制能力是人所共 知的。但DCS系統(tǒng)造價(jià)昂貴，系統(tǒng)相對(duì)封閉又限制了它的普及應(yīng)用。尤其是現(xiàn)代工控系統(tǒng) 對(duì)于I/O的開放性的需求； 對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用；對(duì)于越來(lái)越迫切的信息通訊的需求等，都對(duì)DCS系統(tǒng)的發(fā)展提出了更新的要求。對(duì)于PLC控制系統(tǒng)，因?yàn)椴煌瑥S家的產(chǎn)品有不同的特點(diǎn)，所以，選定一種廠家和型號(hào) PLC后，整個(gè)控制系統(tǒng)就有了一定的限定性，無(wú)論是 CPU

4、，I/O還是編程軟件都限定在了一 定的范圍內(nèi)。這就給用戶的應(yīng)用帶來(lái)了局限性。而以Think & Do軟件為核心組成的控制系統(tǒng)則具有很大的硬件靈活性，它具有開放的 I/O系統(tǒng)，支持多家的I/O設(shè)備，可以博采眾長(zhǎng)，組成最適合用戶的自控系統(tǒng)。用戶可以在 同一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)使用多種品牌的 I/O子系統(tǒng)。它所支持的I/O系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)附錄。這個(gè)I/O驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)還在不斷地添加新的成員，以適應(yīng)更廣泛的需求。二. 具有處理大量數(shù)據(jù)運(yùn)算的能力在常規(guī)的PLC控制方案中，主要是以順序控制為主，以過(guò)程控制為輔，尤其是一些小 型的PLC，在進(jìn)行較多的過(guò)程量控制（比如 PID控制）時(shí)就會(huì)感到有些吃力，對(duì)于運(yùn)動(dòng)控 制的

5、能力也較弱，而對(duì)于規(guī)模較小的控制系統(tǒng)選用較大型的PLC以滿足上述的控制需求又很不經(jīng)濟(jì)，所以，有些控制場(chǎng)合并不適合采用PLC方案。而DCS系統(tǒng)雖然具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力和過(guò)程控制能力，但其較高的造價(jià)使一些用 戶望而卻步。Think & Do軟件組成的PC-based Control系統(tǒng)具有處理大量數(shù)據(jù)運(yùn)算的能力，可以同時(shí)支持64路PID調(diào)節(jié)控制，具有非?？斓膾呙杷俣取o(wú)論是對(duì)于大型系統(tǒng)的控制還是一些規(guī)模不 大，但控制較復(fù)雜，要求控制內(nèi)容又比較多的系統(tǒng)，Think & Do軟件都能發(fā)揮出非凡的控制能力。三. 具有集成的HMI和唯一的數(shù)據(jù)庫(kù)在常規(guī)的PLC控制方案中，上位機(jī)工作站中要安裝專門的監(jiān)控軟件

6、，這不但增加了用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且其中的數(shù)據(jù)庫(kù)要與PLC中的寄存器相關(guān)聯(lián)，無(wú)論那一方的參數(shù)修改都會(huì)影響到這種關(guān)聯(lián)，所以給系統(tǒng)的開發(fā)，整體調(diào)試，日常維護(hù)帶來(lái)了很多不便。Think & Do軟件組成的PC-based Control系統(tǒng)中集成了一個(gè)功能強(qiáng)大的HMI人機(jī)接口，其HMI編輯平臺(tái)與常規(guī)的 HMI接口軟件具有相似的特性，用其開發(fā)操作員界面可與流程圖同 步進(jìn)行，它還具有3千多個(gè)圖形符號(hào)供用戶或系統(tǒng)開發(fā)人員隨意調(diào)用。操作員界面能夠提供動(dòng)態(tài)的圖形化流程顯示，操作控制，參數(shù)記錄，故障報(bào)警，系統(tǒng)診斷等功能。而且，只有一 個(gè)唯一的數(shù)據(jù)庫(kù)一一標(biāo)記名庫(kù)，無(wú)論是 HMI的界面，還是邏輯控制的流程圖都使用這個(gè)

7、唯 一的數(shù)據(jù)庫(kù)。標(biāo)記名庫(kù)中的標(biāo)記名可以使用30個(gè)任意字符（甚至是全部漢字）。標(biāo)記名可以通過(guò)映射工具直接映射到所配置的I/O上去，更換不同類型的I/O只需更改映射而無(wú)須修改程序，這為應(yīng)用程序的再利用提供了很大的方便。四簡(jiǎn)單易學(xué)的邏輯控制編程方式一一流程圖在常規(guī)的PLC控制方案中，控制邏輯的編寫普遍采用梯形圖的方式，盡管IEC-61131的標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定了一些其它的編程語(yǔ)言，例如，指令表，結(jié)構(gòu)化文本，功能塊圖等等，但對(duì) 于不同廠家的 PLC，畢竟有不同的編程規(guī)范和適用范圍。一個(gè)廠家的PLC所使用的邏輯控制程序要直接用到另一個(gè)廠家的PLC上去幾乎是不可能的。Think & Do軟件所使用的邏輯控制編程

8、方式選擇的是流程圖。這是面向工藝人員的編程方 式，只要了解了工藝就可以編寫控制邏輯，像畫工藝流程圖一樣。在邏輯控制流程圖中還集成了許多控制功能塊，如運(yùn)動(dòng)控制，PID回路控制，串行通訊，支持子流程等。這樣開發(fā)出的整體控制程序與I/O的連接只有I/O映射這一個(gè)環(huán)節(jié)，改變映射就可以將這個(gè)程序完整地 移植到另一個(gè)控制過(guò)程相同或相似的系統(tǒng)中，這樣，為開發(fā)控制系統(tǒng)的工程技術(shù)人員提供了極大的方便，大大地節(jié)省了系統(tǒng)程序開發(fā)的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。Think & Do軟件的設(shè)計(jì)宗旨體現(xiàn)的是學(xué)起來(lái)容易，用起來(lái)有趣”，這不但體現(xiàn)在軟件的開發(fā)過(guò)程，而且體現(xiàn)在應(yīng)用過(guò)程中。由于采用流程圖的編程方式，其控制邏輯具有非常好的可讀性，利

9、用流程圖編輯平臺(tái)的注釋功能塊還可以為流程的每一步加上注釋，使一個(gè)對(duì)工藝完全陌生的人輕易地就能讀懂程序。這個(gè)特點(diǎn)為系統(tǒng)的維護(hù)帶來(lái)了極大的方便，為系統(tǒng)的開發(fā)人員解除了后顧之憂，也為用戶的日常維護(hù)節(jié)省了開支。五更經(jīng)濟(jì)地解決管理與控制之間的連接在常規(guī)的PLC控制方案中，管理層計(jì)算機(jī)要從控制層取得數(shù)據(jù)可以借助于上位機(jī)工作站，也可以利用 PLC系統(tǒng)中的專用通訊模塊形成PLC與管理層計(jì)算機(jī)的連接，但哪種方式都要有較大的投入。Think & Do軟件所包含的 OPC、DDE、OLE、COM/DCOM 等通用通訊工具可以使管理層計(jì)算機(jī)與控制計(jì)算機(jī)形成非常緊密的連接，可以使管理層計(jì)算機(jī)中的通用數(shù)據(jù)庫(kù)（例如 EXC

10、EL或Access）直接調(diào)用控制計(jì)算機(jī)中的有關(guān)數(shù)據(jù)，很經(jīng)濟(jì)地解決了管 -控之間的連接。六支持“熱備”功能對(duì)于可靠性要求較高的場(chǎng)合，無(wú)論是DCS還是PLC系統(tǒng)都可以采用“熱備”的方式來(lái)避免控制系統(tǒng)的中斷。Think & Do組成的系統(tǒng)也同樣具有這種能力，而且，只需要增加一臺(tái)裝有Think & Do軟件的計(jì)算機(jī)及相關(guān)的通訊電纜即可（目前支持 Ethernet和Profibus）。 這樣，可使“熱備”系統(tǒng)的造價(jià)進(jìn)一步降低。七.嵌入型的PC控制器隨著計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的快速發(fā)展，一種嵌入型的操作系統(tǒng) Windows CE問(wèn)世了，利用這種操作系統(tǒng)，Think & Do與硬件廠商配合推出了一種新型的PC-ba

11、sed Control產(chǎn)品WinPLC，它是安裝在I/O基板上的小型 PC機(jī)，其中固化了 Windows CE操作系統(tǒng)和Think & Do軟件的Run time環(huán)境。它可以運(yùn)行由普通PC機(jī)開發(fā)的Thi nk & Do應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)同一基板上的I/O模塊的控制。編程時(shí)，由一臺(tái)裝有Think & Do軟件的計(jì)算機(jī)（開發(fā) PC）將所編應(yīng)用程序通過(guò)以太網(wǎng)電纜連接到WinPLC上，將應(yīng)用程序下裝到 WinPLC中。WinPLC系統(tǒng)可以脫離開開發(fā) PC獨(dú)立運(yùn)行，適合于不需要監(jiān)控畫面而且規(guī)模較小的控制系 統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)需要監(jiān)控畫面時(shí)，也可以將一臺(tái)裝有Think & Do軟件的計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)電纜連接，通過(guò)T

12、agLink驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PC的數(shù)據(jù)共享，從而使該計(jì)算機(jī)成為上位機(jī)操作站。天 津有一家生產(chǎn)制氫設(shè)備的廠家在他們生產(chǎn)的制氫設(shè)備中就使用了兩套WinPLC和一套Think& Do工作站以實(shí)現(xiàn)對(duì)制氫設(shè)備的監(jiān)控。八.典型控制系統(tǒng)舉例以天津某個(gè)食品行業(yè)的反映釜控制為例，該控制系統(tǒng)要求按照工藝規(guī)范控制幾個(gè)反映釜的溫度曲線以及若干輔助設(shè)備的動(dòng)作， 共有500多個(gè)開關(guān)量點(diǎn)和100多路模擬量，要有HMI 人機(jī)接口操作員界面，兩臺(tái)工作站。使用一種較小型的 DSC系統(tǒng)，其造價(jià)約需 55萬(wàn)人民幣；使用普通PLC配以市面較流行的監(jiān)控軟件，系統(tǒng)造價(jià)約需50萬(wàn)人民幣；使用Th ink & Do 軟件為核心，配用 Automa

13、tio nDirect 以太網(wǎng)I/O DL405 系列組成的控制系統(tǒng)，且具備控制器熱備功能，其造價(jià)只需35萬(wàn)人民幣左右。該系統(tǒng)完全可以滿足用戶要求，其成本比用常規(guī)控制方案節(jié)省30%以上。對(duì)于大中型控制系統(tǒng)的應(yīng)用，在新加坡，一個(gè)由 Think & Do為核心配合Honeywell的 SDS硬件建立的立體倉(cāng)庫(kù)的控制系統(tǒng)，其控制點(diǎn)數(shù)達(dá)3200點(diǎn)。在美國(guó)，由Think & Do組成的最大系統(tǒng)是鐵路方面的應(yīng)用，控制點(diǎn)數(shù)超過(guò)9000點(diǎn)。在我國(guó)的貴陽(yáng)郵電通訊機(jī)械廠最新開發(fā)研制的郵政分揀機(jī)也使用了Think & Do軟件配合Honeywell的SDS硬件組成了它的控制系統(tǒng)。Think & Do軟件所組成的系統(tǒng)也很適合于一些規(guī)模不大，但控制較復(fù)雜，要求又比較多的 場(chǎng)合，比如在新加坡，有一類控制系統(tǒng)只有22個(gè)控制點(diǎn)，但需要幾路 PID控制，又需要幾路運(yùn)動(dòng)控制，還有大量數(shù)學(xué)運(yùn)算，還有HMI 等等，用戶對(duì)控制系統(tǒng)選擇的最終結(jié)果一Think & Do 最佳。綜上所