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1、控制系统的介绍1, 控制系统的分类工业控制有三大类系统，1), DCS, 2), PLC, 3), PC为基础的系统。DCS主要完成模拟量的控制，它有完整的控制算法，最常用的是采用功能块的组态方式， 占控制市场41%, PLC主要完成开关量的控制。采用梯形图的编程方式。占市场份额47%,PC为基础的系统是最近几年发展起来的新型系统。人机界面和控制器都是PC。硬件和软件 都是通用的，在模拟量和开关量控制方面都比较方便。有人担心，在安全方面是否不如DCS、PLC。系统开放性能很好。占市场份额10%。2, 控制系统的硬件；新的系统称为三级硬件，两级网络。系统的硬件分别是I/O卡件，控制器和人机界面。
2、I/O卡件采集现场来的数据。老一代 的系统的控制器有操作系统、控制算法，如PID、三角函数、手/自动切换、线性化、滤波、 优化、史密斯预估、矩阵加、矩阵乘等，把它用功能块的形式表示。存在ROM中。控制策 略存在EEPROM中，可以根据不同工艺改写。从现场仪表读进来的数据存在RAM中。周 期性的改写。人机界面给操作人员提供观察系统运行的手段。人机界面如操作员站、历史数 据库、工程师站、动态数据服务器和优化计算站。3, DCS的系统结构，指的是网络的物理形式，控制器和人机界面采用网络连成 一个系统。老一代系统网络是专用的。结构形式有总线形、环形和星形的。新一代的系统采图1 DCS的结构用以太网。很
3、多块I/O卡件也可以用网络的形式连接起来。老一代的系统I/O卡件和控制器大多采用串 形连接或采用并行连接。如N90、INFI90就采用并行的方式与控制器连接。新一代的系统 是现场总线和控制器连接。4，控制器；控制器是DCS的核心。N90的控制器按照存储容量和CPU芯片的区别分为COM0X, MFC0X； INFI90的控制器有MFP0X、MFP1X和BRC。BRC与前面的控制器有比较大的区 别。它间接的能与现场总线相接。COM0X只能完成2个回路的控制任务，MFC0X能完成 120个回路的控制任务。在MFC0X或MFC1X的系列中，又根据接口的不同和EPROM中 的可用地址的多少，又有5种型号
4、。MFC01到05，MFC03有RS232接口。其它4个则没 有。MFC0X和MFC1X的差别是工艺上的区别，分焊接和表面贴两种。MFP0X和MFP1X 的EPROM的可用地址更多，最多可以达到3000个功能块的地址。到INFI90，所有I/O模 件都连接在MFP上。I/O卡件有模拟模件AI、AO和开关量DI、DO,脉冲模件PI。AI模件又可以分为大信号和 小信号ASM0X，开关量根据电压等级区分成几种不同形式的模件DSM0X。N90的I/O模 件又分为主模件和子模件两种。子模件与主模件相连。在通讯网络MODULEBUS (CONTROLWAY)上，主模件与控制器的地位相同。INFI90的所有
5、I/O卡件都直接与控制 器相连。称为ASI0X、DSI0X、DSO0X等。控制模件CIS0X。I/O卡件向上与控制器相连， 向下通过端子与现场仪表相接，见图2所有模件的外观都是一样的。以便插在同一个机笼内。电源通过电源总线供电。为了扩大控 制器的数采的能力，除了每一种系统都有的网络以外，在控制器这一级加了一层网络，就是 MODULEBUS(CONTROLWAY)。模拟主模件 AMM、逻辑主模件 LMM； AMM、LMM、 MFC、COM在网络MODULBUS上都是作为一个结点而存在的。到INFI90就没有这些 AMM、LMM主模件了。所有子模件都是连在MFP上的。除了控制器和I/O卡件外，还有
6、接口模件。有2-3块卡件组成，通过接口模件使控制器和 人机界面相连。与人机界面连接的办法有RS232和SCSI两种方式。如果控制器和人机界面 要成为厂区环路(INFI90)上的一个结点，必须要接口模件。接口模件有两种，一种是与控 制器相连的LIM02、BIM02；另一种是与人机界面相连的，即LIM02、PCT模件。INFINET 也有相应的接口模件。如NIS和NIM ； NIS和ICT。5, 人机界面，最主要的人机界面是操作员站。现在N90、INFI90系统的操作员站是CONDUCTOR NT 和PPB。软件采用SL-GMS，经过二次开发后成为操作员站软件。显示的内容有回路模板、 动态流程图、
7、趋势、报警和标签。新一代DCS的操作员站还有各种工业标准接口，如API、 OPC、DDE、ODBC 等。工程师站也是很重要的人机界面。它是一台PC机，操作系统是NT，安装有两个重要 软件，CAD和SLDG。CAD给控制器组态，SLDG给操作站作图。与MIS系统相连的称为动态数据服务器，从DCS网络上读取数据，送到MIS系统。通 用的 4 种办法，OPC、DDE、API、ODBC，还有 ADO。6, 通讯网络和接口模件，无论是厂区环路还是INFINET，他们都是专用的。厂区环路是低速的采用存储转发的 方式传递数据，速率只有500K。INFINET采用广播方式传递数据，它是高速的，速率是10 兆。
8、现在这种网络已经过时，但有一个技术现在应用非常广泛。那就是例外报告。网络上的 接口模件是及其重要的模件，它实际上一个协议翻译器。它把MODULBUS上的信号翻译 到厂区环路上。INFI90的接口把CONTROLWAY上的信号送到INFINET上。MFP模件为了能与N90系统的一些模件兼容，MFP存在一个降级使用的问题。就是把 MFP运行在厂区环路上。模拟量的采集与开关量的采集仍然采用AMM和LMM。7, DCS的软件，对于一套DCS来说，除人机界面和控制器的操作系统外，最主要的软件有三个；人机 界面的显示软件和数据库，控制器组态软件(工程师站软件)。显示和数据库是可以分开的。 工程师站软件分为
9、两个应用软件，一是给控制器组态，形成控制策略。老的系统工程师站软 件只是作为一种工具。算法是存在控制器中，组态时，填上控制用的各种参数。新的系统的 算法也存在工程师站中。控制策略和填参数都在工程师站上完成，然后下装给控制器。组态 软件已经有标准。如IEC61131-3,梯形图、功能块都可以完成组态。功能块的设计标准 IEC61449等。一个控制回路中的功能块可以让不同的控制器来运算，通过网络来调用。逋信网谿 入机界面吏送器;畚子扳 tI心或bi卡 控制器 n 7 自带各种算法j执行机掏一 蓄子板k*000卡 图2现场信号的流向把现场总线作为控制器的I/O卡件，还需要一个现场总线的驱动软件，并与
10、相应的 硬件联合使用。一个控制器可以连接多种现场总线。其实，老DCS在把PLC的信号写到DCS时，就是采用驱动软件，分为RS232和 以太网两种传输办法。把MODBUS协议嵌入到这两种传输办法中。FHcflOdHi ; t 号，六1/ . 1町| WT* HARD I f | IAMH !-T4l：bit W子PHH湖lH n 4，十 10山:L:丰技I/PK Q格it:T 刑 Ektf* Tin +Tj*i11 *f:f 旅+Lj.、 E 厅 t 才H牝Ml 用1】丘1叵二图3N90 (INFI90)系统图8,电源和其它辅助设备电源有三种，按使用时间顺序来分是整体式电源，模件电源；新型电源 机笼、机柜、各种电缆、端子板等、9,与新型系统的差别，与现场总线连接比较困难。即使采用BRC，也只能是间接的通过S800与PROFIBUS 相连。即使是间接，也只能与PROFIBUS相连。其它系统几乎能与所有的现场总线相连。 如 CAN、CANOPEN、DEVICENET、SDS、ASI、INTERBUS 和 PROFIBUS 等。接口模件由于是专用的，销量比较少，所以价格昂贵。在6万-21万人民币之间，与以 太网卡的价格无法相比。操作站开放程度不够。接口比较少。不支持ACTIVE X 电源故障率高。组态软件不符合IEC61131标准，功能块不符合61449标准
