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功能表圖(Sepuential Function Chart)程序設(shè)計語言
功能表圖程序設(shè)計語言是用功能表圖來描述程序的一種程序設(shè)計語言。它是近年來發(fā)展起來的一種程序設(shè)計語言。采用功能表圖的描述,控制系統(tǒng)被分為若干個子系統(tǒng),從功能入手,使系統(tǒng)的操作具有明確的含義,便于設(shè)計人員和操作人員設(shè)計思想的溝通,便于程序的分工設(shè)計和檢查調(diào)試。
功能表圖程序設(shè)計語言的特點是:
?。ǎ保┮怨δ転橹骶€,條理清楚,便于對程序操作的理解和溝通;
?。ǎ玻Υ笮偷某绦?,可分工設(shè)計,采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu),可節(jié)省程序設(shè)計時間和調(diào)試時間;
(3)常用于系統(tǒng)的規(guī)模校大,程序關(guān)系較復雜的場合;
(4)只有在活動步的命令和操作被執(zhí)行,對活動步后的轉(zhuǎn)換進行掃描,因此,整個程序的掃描時間較其他程序編制的程序掃描時間要大大縮短。
功能表圖來源于佩特利(Petri)網(wǎng),由于它具有圖形表達方式,能較簡單和清楚地描述并發(fā)系統(tǒng)和復雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象,并能對系統(tǒng)中存有的象死鎖、不等反常現(xiàn)象進行分析和建模,在模型的基礎(chǔ)上能直接編程,所以,得到了文泛的應(yīng)用。近幾年推出的可編程控制器和小型集散控制系統(tǒng)中也已提供了采用功能表圖描述語言進行編程的軟件。關(guān)于佩特利(Petri)網(wǎng)的一些基本概念,我在以后有機會時再介紹給各位,以有助于對功能表圖的進一步理解。
1、從功能來說:
PLC已經(jīng)具備了模擬量的控制功能,有的PLC系統(tǒng)模擬量處理能力甚至還相當強大,比如橫河FA-MA3、西門子的S7 400、ABB 的Control Logix 和施耐德的Quantum系統(tǒng)。而DCS也具備相當強勁的邏輯處理能力,比如我們在CS3000上實現(xiàn)了一切我們可能使用的工藝聯(lián)鎖和設(shè)備的聯(lián)動啟停。
2、從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說:
PLC與DCS的基本結(jié)構(gòu)是一樣的。PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)全面移植到計算機系統(tǒng)控制上了,傳統(tǒng)的編程器早就被淘汰。小型應(yīng)用的PLC一般使用觸摸屏,大規(guī)模應(yīng)用的PLC全面使用計算機系統(tǒng)。和DCS一樣,控制器與IO站使用現(xiàn)場總線(一般都是基于RS485或RS232異步串口通訊協(xié)議的總線方式),控制器與計算機之間如果沒有擴展的要求,也就是說只使用一臺計算機的情況下,也會使用這個總線通訊。但如果有不止一臺的計算機使用,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就會和DCS一樣,上位機平臺使用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。?
3、PLC和DCS的發(fā)展方向:
小型化的PLC將向更專業(yè)化的使用角度發(fā)展,比如功能更加有針對性、對應(yīng)用的環(huán)境更有針對性等等。大型的PLC與DCS的界線逐步淡化,直至完全融和。
DCS將向FCS的方向繼續(xù)發(fā)展。FCS的核心除了控?
制系統(tǒng)更加分散化以外,特別重要的是儀表。FCS在國外的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到儀表級??刂葡到y(tǒng)需要處理的只是信號采集和提供人機界面以及邏輯控制,整個模擬量的控制分散到現(xiàn)場儀表,儀表與控制系統(tǒng)之間無需傳統(tǒng)電纜連接,使用現(xiàn)場總線連接整個儀表系統(tǒng)。(目前國內(nèi)有橫河在中海殼牌石化項目中用到了FCS,儀表級采用的是智能化儀表例如:EJX等,具備先進的控制水準)。
○如何正確對待PLC和DCS
從概念上講,PLC、DCS本來就不是一個邏輯層次上的概念,從名稱上就能看出:PLC是以功能命名,DCS是以體系結(jié)構(gòu)命名。PLC就可以組成DCS嘛!當然性能差異還是現(xiàn)實的存在,但要具體看產(chǎn)品和需要。從應(yīng)用角度來說,簡單地以PLC、DCS來區(qū)分,往往走入誤區(qū)。
DCS控制系統(tǒng)與PLC控制區(qū)別
1. DCS是一種"分散式控制系統(tǒng)",而PLC只是一種(可編程控制器)控制"裝置",兩者是"系統(tǒng)"與"裝置"的區(qū)別。系統(tǒng)可以實現(xiàn)任何裝置的功能與協(xié)調(diào),PLC裝置只實現(xiàn)本單元所具備的功能.
2. 在網(wǎng)絡(luò)方面,DCS網(wǎng)絡(luò)是整個系統(tǒng)的中樞神經(jīng),和利時公司的MACS系統(tǒng)中的系統(tǒng)網(wǎng)采用的是雙冗余的100Mbps的工業(yè)以太網(wǎng),采用的國際標準協(xié)議TCP/IP。它是安全可靠雙冗余的高速通訊網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)的拓展性與開放性更好.而PLC因為基本上都為個體工作,其在與別的PLC或上位機進行通訊時,所采用的網(wǎng)絡(luò)形式基本都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也經(jīng)常與國際標準不符。在網(wǎng)絡(luò)安全上,PLC沒有很好的保護措施。我們采用電源,CPU,網(wǎng)絡(luò)雙冗余.
3. DCS整體考慮方案,操作員站都具備工程師站功能,站與站之間在運行方案程序下裝后是一種緊密聯(lián)合的關(guān)系,任何站、任何功能、任何被控裝置間都是相互連鎖控制, 協(xié)調(diào)控制;而單用PLC互相連接構(gòu)成的系統(tǒng),其站與站(PLC與PLC)之間的聯(lián)系則是一種松散連接方式,是做不出協(xié)調(diào)控制的功能。
4. DCS在整個設(shè)計上就留有大量的可擴展性接口,外接系統(tǒng)或擴展系統(tǒng)都十分方便,PLC所搭接的整個系統(tǒng)完成后,想隨意的增加或減少操作員站都是很難實現(xiàn)的。
5. DCS安全性:為保證DCS控制的設(shè)備的安全可靠,DCS采用了雙冗余的控制單元,當重要控制單元出現(xiàn)故障時,都會有相關(guān)的冗余單元實時無擾的切換為工作單元,保證整個系統(tǒng)的安全可靠。PLC所搭接的系統(tǒng)基本沒有冗余的概念,就更談不上冗余控制策略。特別是當其某個PLC單元發(fā)生故障時,不得不將整個系統(tǒng)停下來,才能進行更換維護并需重新編程。所以DCS系統(tǒng)要比其安全可靠性上高一個等級。
6. 系統(tǒng)軟件,對各種工藝控制方案更新是DCS的一項基本的功能,當某個方案發(fā)生變化后,工程師只需要在工程師站上將更改過的方案編譯后,執(zhí)行下裝命令就可以了,下裝過程是由系統(tǒng)自動完成的,不影響原控制方案運行。系統(tǒng)各種控制軟件與算法可以將工藝要求控制對象控制精度提高。而對于PLC構(gòu)成的系統(tǒng)來說,工作量極其龐大,首先需要確定所要編輯更新的是哪個PLC,然后要用與之對應(yīng)的編譯器進行程序編譯,后再用專用的機器(讀寫器)專門一對一的將程序傳送給這個PLC,在系統(tǒng)調(diào)試期間,大量增加調(diào)試時間和調(diào)試成本,而且極其不利于日后的維護。在控制精度上相差甚遠。這就決定了為什么在大中型控制項目中(500點以上),基本不采用全部由PLC所連接而成的系統(tǒng)的原因。
7. 模塊:DCS系統(tǒng)所有I/O模塊都帶有CPU,可以實現(xiàn)對采集及輸出信號品質(zhì)判斷與標量變換,故障帶電插拔,隨機更換。而PLC模塊只是簡單電氣轉(zhuǎn)換單元,沒有智能芯片,故障后相應(yīng)單元全部癱瘓。
我們不得不從PLC和DCS的起源談起:PLC的發(fā)展基于制造業(yè)的現(xiàn)場控制需求,DCS大發(fā)展基于化工行業(yè)的連續(xù)過程控制和監(jiān)控。從控制需求分類看,控制系統(tǒng)可分成:順序控制(PLC的基本功能)、過程控制(DCS)、位置控制(CNC)、傳動控制(調(diào)速或同步),但從發(fā)展的角度來看,這幾部分控制方式在漸漸融合。如果非要說出不同來,我認為有如下幾點:
1、面向?qū)ο蟛煌篜LC面向一般工控制領(lǐng)域,通用性強。DCS偏重過程控制,用于化工行業(yè)。
?
2、DCS強調(diào)連續(xù)過程控制的精度,可實現(xiàn)PID、前饋、串級、多級、模糊、自適應(yīng)等復雜控制,一般PLC僅具有PID功能,控制精度不如DCS高。
3、DCS系統(tǒng)具有功能強大的SCAND軟件包,具有配方功能,并針對不同行開發(fā)了專家軟件(化工工藝參數(shù)配置和控制算法),比PLC應(yīng)用方便。
后需要說的,現(xiàn)代PLC已經(jīng)能夠完成DCS的絕大部分功能,并能做冗余或熱備,模塊也可以帶電插拔。選用PLC還是DCS關(guān)鍵看你面向的對象是什么。經(jīng)濟、可靠、便捷才是重要的。
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