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从PLC和DCS到混合型控制系统

2010-01-27 09:33:07

  集散控制系统

  集散控制系统是一个对过程系统各方面进行控制的精细、单一的微处理器网络系统。

  通常这些系统非常复杂和昂贵,并且使用专有的硬件和软件,包括控制语言,因此,只有其制造商才能为其提供售后服务和技术支持。一旦系统安装使用,很难适应随时间而产生的工艺要求的变化。但是它们能够处理最大、最复杂的过程处理,使得它们被主要用于连续的过程工业, 例如能源电力、石油和天然气、水和污水处理以及纸浆和造纸等连续过程工业。

  可编程逻辑控制器

  可编程逻辑控制器(或称为PLCs)是一种小型但运行速度很快的计算机,用于控制诸如过程系统中的设备等单个或多个实际应用的工艺流程。其取代了过去每次更改工艺流程或产品后必须手动重新布线的硬接线继电器,克服了以往继电器耗费高且效率低的缺陷。使用PLC后,您仅需对其重新编程即可完成整个操作。实际上早期的PLC使用的是能反映继电器电路图的梯形逻辑(Ladder logic)语言,因此传统的工程师能够很容易地读懂他们。

  DCS系统是刻板的,PLC系统却很灵活。DCS系统是大型、自封闭的系统,而PLC系统则是模块化、可伸缩的系统,从而能够为中小型的过程处理尤其是诸如食品饮料、人员安全以及生命科学等批量和离散生产部门的工艺系统提供上佳的解决方案。因为采用模块化组件,所以PLC系统通常较便宜,至少在工程初期如此。但是,当工程师把所有组件构造成系统后,其价位可能与DCS相差无几甚至有时超过DCS。

  混合型控制系统的构想

  在过去十年中,历史悠久的DCS和PLC公司都转向共同称之为“混合型控制系统”的领域,在此领域他们可以尝试把DCS系统的强大功能、复杂性和PLC系统的灵活、开放性以及低价位结合起来。为此,DCS公司已经减少其系统所占用的空间,而PLC公司则已开始集成其组件以制造更完善的系统。

  但是尽管许多尝试已获得商业上的成功,这些“混合型系统”却永远不能完全达到 混合控制系统的最初构想。例如,DCS 混合控制系统 就无法制造足够模块化的系统以供OEMs和最终客户使用,也不能提供足够的可伸缩性和灵活性来处理大小不同的应用规模。此外,高速顺序控制或离散量处理的速度(有时以几十毫秒计)对于DCS 混合控制系统 来说是太快而难于调节,从而使得包装、金属锻压或简单的马达控制很难实现甚至无法控制。因此,存在批量、连续及离散环境的混合 工业或者要求高速顺控的大型连续加工工厂仍需要另一个控制系统用于其离散领域,从而产生了许多额外开销、集成问题、培训和维修费用增加等问题。而许多尝试开发混合控制系统的历史悠久的PLC系统无法提供真正的系统性能,缺少系统服务, 例如不能统一定义变量和系统报警/事件管理等。

  不论是来自传统的DCS技术还是PLC技术,大多数此类系统不能与信息层紧密集成为一体。不能避免因采用多个数据库导致的成本增加,而将信息层和控制层的紧密结合可以有效地控制和优化产品并提高了运营绩效。将可视性引入工艺流程操作不仅经济而且更加简单。

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