PLC是由继电器控制发展过来的.doc

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1、PLC是由继电器控制发展过来的,主要由于逻辑控制,DCS主要用于连续的过程控制,PLC需要自己编制梯形图,需要自己配置网络等,可以说PLC很多东西都要自己做,而DCS系统组态、网络等都集成了,在实现上来说DCS简单些,不过现在很多PLC都开始转变了,也可以用于过程控制,于是形成了一种走中间路线的混合控制系统。DCS意思是指集中分散控制系统,而PLC是可编程序逻辑控制器.这是两个不同的概念,前者是一个控制系统的总称,这个控制系统可以由PLC,工控机等组成.而后者是指一个具体的控制器.DCS的作用就是把现场各处比较分散的控制对象采用电,气,液压等方式集中到一个控制室(集控室)来控制和监视.以减少控

2、制成本,实现高度集中的自动化.PLC是将有限的开关量,模拟量输入到一个微电脑系统,通过程序运算输出相应的控制信号.控制方式由编程决定.DCS主要用在现场庞大,各控制单元复杂数量多的场合,比如发电厂,化工厂,等等.DCS重在收集信息强大的通讯功能PLC重在控制精确快速的反应能力DCS(集散控制系统),是一个系统,是硬件和软件有机结合的系统.PLC(可编程逻辑控制器),应该说是一个控制装置.严格意义上的DCS,从控制系统分层的概念上来说,应该是一个现场控制层、通讯层、管理层及供电等都冗余的系统。从这方面来看,比较适合于控制点数较多、控制要求较高的场合。PLC可以说做为一个控制装置,只功能上只相当于

3、DCS的现场控制层的控制器。而且只有很高端的PLC才能实现冗余的功能,大多数PLC由于不具备冗余功能而只能相当于DCS系统中非冗余的控制器。传统上认为DCS是价格昂贵、系统封闭的系统。随着发展,以现在来看:PLC也可以组成DCS,但是这个“DCS”可以说只是取了分散控制,集中管理的概念。要实现严格意义上的各层都冗余的DCS,很困难。即便有些系列PLC可以实现,但是价格同样很昂贵。随着各方面技术的发展,DCS也逐渐向开放性发展,价格也逐渐在降低,尤其是一些国产的DCS系统,从性价比方面综合考虑,也可以适用于一些中、小型系统。其多重冗余的设计,使得系统可靠性增强,维护的方便性提高。而且从软件组态来

4、考虑,DCS的更加方便、快捷。DCS PLC区别在火电厂热工自动化领域,DCS和PLC是两个完全不同而又有着千丝万缕联系的概念。DCS和PLC都是计算机技术与工业控制技术相结合的产物,火电厂主机控制系统用的是DCS,而PLC主要应用在电厂辅助车间。DCS和PLC都有操作员站提供人机交互的手段、都依靠基于计算机技术的控制器完成控制运算、都通过I/O卡件完成与一次元件和执行装置的数据交换、都具备称之为网络的通信系统。DCS和PLC如此相似,为什么会有完全不同的概念,我们在工程实践中如何进行选择?本文从历史沿革、技术特点、发展方向等几个方面作一综述,希望能够对热工专业人员有所借鉴。其中的DCS的情况

5、以NETWORK6000+为例,力求例举详实阐述清晰。1、DCS和PLC的历史沿革及核心概念 DCS为分散控制系统的英文(TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)简称。指的是危险分散、数据集中。70年代中期进入市场,完成模拟量控制,代替以PID运算为主的模拟控制仪表。首先提出DCS这样一种思想的是仪表制造厂商,当时主要应用于化工行业。而PLC于60年代末研制成功,称作逻辑运算的可编程序控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC。主要应用于汽车制造业。 DCS和PLC的设计原理区别较大,PLC是从摸仿原继电器控制原理发展起来的,70

6、年代的PLC只有开关量逻辑控制。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。将其存入PLC的用户程序存储器,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。 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设计成功能块。70年代中期的DCS只有模拟量控制。 DCS和PLC控制器的主要差别是在开关量和模拟量的运算上,即使后来两者相互有些渗透,但是仍然有区别。80年代以后,PLC除逻辑运算外,也增加了一些控制回路算法,但要完成一些复杂运算还是比较困

7、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。而DCS使用功能块封装模拟运算和逻辑运算,无论是逻辑运算还是复杂模拟运算的表达形式都非常清晰,但相对PLC来说逻辑运算的表达效率较低。 DCS和PLC在历史沿革上的差异是明显的,对它们后续的发展产生了重大影响。然而,对后续发展影响最大的,并不是起源技术上的差别,而是其起源概念的差别。DCS的核心概念是危险分散,数据集中的计算机控制系统,因此DCS的发展过程,就是在不断的运用计算机技术、通讯技术和控制技术的最新成果,来构建一个完整的集散控制体系,DCS给用户提供的是一个完整的面向工业控制的安全

8、可靠高效灵活的解决方案。而PLC的核心概念是可编程序控制器,目的是用来取代继电器,执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能,建立柔性程序控制装置。所以,PLC不断发展的主线是在不断地提高各项能力指标,给用户提供一个完善的功能灵活的控制装置。 DCS是一个体系,PLC是一个装置,这是两者在概念上的根本区别。这个区别的影响是深刻,它渗透到了技术经济的每一个方面。PLC和DCS的出现,是来自于不同专业口的。最主要的区别有以下几点: 1.响应速度不同。PLC最早出现的目的是代替继电器逻辑,因为继电器逻辑的响应速度一般都在几个毫秒以下,因此要求PLC的响应速度要快;而DCS最早出现的目的是代替二次仪表,一般仪

9、表都是测量压力、流量、温度、液位等,响应速度都在几百个毫秒到几秒不等,要求响应速度不高,但控制的计算方法一般都比继电器逻辑复杂,因此DCS牺牲了速度去完成复杂的计算。 2.两者的扫描方式不同。PLC是从程序的开始一直扫描到程序结束,然后不断循环扫描,可以说是一根肠子通到底的方式;DCS是按控制环扫面,可以说是一个多任务同时工作的方式。 3.I/O冗余。DCS和PLC都能做到CPU冗余、电源冗余、底板冗余、网络冗余,但目前无论哪个品牌的PLC都没有做到I/O冗余,而DCS能做到I/O冗余。 多的我也总结不出来啦,还请其他人补充。 随着计算机的发展,DCS和PLC两者都互相靠拢,功能越来越接近,就

10、有人鼓吹两者能相互代替,实际上对于DCS来说,快速响应的控制(比如运动控制)就不能胜任,而对于PLC来说,大量的PID等高级运算的控制,CPU也承受不了。 因此一般我个人认为,当开关量控制较多时、控制响应速度要求较快时,建议用PLC,模拟量控制较多时,建议用DCS。在经过数十年的发展后,突然大家对于DCS和PLC的概念含糊不清了,因为PLC也在体系中加入了通用型的CPU,特别软逻辑PLC在指令处理原理方面与DCS并无二样,只是上位机软件的用户指令不同。不过DCS也不是原地不动,DCS在网络方面、多DPU协同工作方面、冗余方面都有了长足的发展,并大多数采用了X86的体系架构,充分利用了PC的技术

11、成果。 那么现在的DCS与PLC的差别是相当小,从具体的技术而言,DCS有基于令牌网络的分布式实时数据库,可以通过全量通信来保证每个DPU内的映象数据都是最新的,而PLC在这一块更多的注重单机工作,就算是联网,也假定两台PLC之间只需要很少量的数据交换,所以采用的主从结构的请求应答方式通信。 在发展过程中PLC与DCS都受到PC技术发展的深远影响,特别是DCS,目前的DCS大多采用PC_BASE结构,对PC技术的吸收也相当彻底,而PLC则是在80年代未90年代的软PLC开发浪潮中大力吸收了DCS、PC的技术,特别是在IEC61131-3标准制定出来后,产生了一系列的以开发软PLC软件的公司,这

12、些公司以欧洲公司居多,这与欧洲公司的开放软件组织成熟有一定关系,同时IEC61131-3对于日式PLC的编程方式基本是排斥的,所以相当多的欧洲企业有兴趣进军这个行业,这方面以KW、一方梯队、ISAGRAF、3S等尤为突出,这些公司对于工控软件化和标准化起到了相当重要的作用,目前的各大工控公司在开发新的软件时都会对这几家公司的产品进行深入的研究。 最初软PLC的开发大多是以PC_BASE为蓝图的,只是在后来才慢慢的加入ARM、51、AVR等CPU的支持,并一直强调开发的模块化结构,使移植变得更为容易。 目前的情况是PLC按点数和价格分成了大中小微几种不同的档次,同时按实现分成了硬PLC、软编译型

13、PLC、软解释型PLC三种,按结构分成了背板式、模块式、分布式几种。其中大中型PLC更是在功能上加入了DCS和PC的许多功能,使其可以向上吞并一些DCS的市场,如现在很多自备电厂和化工行业都不再使用DCS而改用PLC去完成,横向来说PLC发展出了许多专用的PLC,包括数控专用、车用、设备专用等。 同时DCS也向下发展了许多有个性的产品,使其可以代替一部分PLC的产品,如淅大中控、淅大中自的某系列产品就做得比较小,只有几个回路,带显示屏,可以满足一些行业的需要。看了下面有些人的说法,有点不同看法。比如ge那位先生,说“PLC采用梯形图逻辑来实现过程控制,对于仪表人员来说相对困难。尤其是复杂回路的

14、算法,不如DCS实现起来方便。”,这说的是多年前的plc吧!PLC与DCS无法比较,PLC是控制器,是孤立的产品,而DCS是系统。但PLC可以与DCS的控制站比较,PLC的循环周期在10毫秒左右,而DCS控制站在500毫秒左右,PLC的开放性更好,作为产品其独立工作的能力更强。 OMRON公司 陆斌DCS是一个系统包括上位软件、网络与控制器,而PLC只是一个控制器,要构成系统还需要上位SCADA系统和与之相连的网络。对PID回路控制,现在三菱的过程控制器也可以实现象SAMA组态一样的FBD编程;DCS系统更大,控制的回路数目更多,有比较多的控制和算法,可以完成比较复杂的回路间的控制。硬件可靠性

15、差不多。DCS可以做到I/O的冗余,PLC则不可以。相对而言,PLC构成的系统成本更低。 三菱电机自动化精密控制部经理宋葭晖DCS是一种“分散式控制系统”,硬件上包括现场控制器、操作员站计算机、工程师站计算机,以及联系他们的网络系统;DCS软件上是一个整体方案,解决的是一个系统的所有技术问题,系统各部分之间结合严密。PLC是一个装置,硬件上等同于DCS中的现场控制器;软件上是一个局部方案,站与站之间组织松散。 贝加莱负责APROL产品应用开发的技术经理陈志平分析DCS与PLC的区别,最关键的是两点,一是DCS是分布式控制,拥有全局数据库;二是PLC是顺序扫描机制,DCS是以时间为基准的控制。我们的系统符合第一点,例如一个I/O标签的修改,在HMI也可以同步体现。 罗克韦尔自动化过程市场产品经理 王广野DCS系统采用一个统一的开发环境,工程师站(过程管理层)用于现场控制站的组态,控制算法的开发以及流程图画面的开发。采用一个统一数据库!而PLC

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