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在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何選擇工控機(jī)型
在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何選擇工控機(jī)型
一、概述
工控機(jī)一般指分散型控制系統(tǒng)DCS、可編程控制器PLC、各類(lèi)總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和智能儀表。
1、分散型控制系統(tǒng)
分散型控制系統(tǒng)也稱(chēng)集散控制系統(tǒng)，它的誕生是以1975年Honeywell公司推出的TDC2000系 統(tǒng)為標(biāo)志的。經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，DCS技術(shù)上已日臻完善，非常成熟，但其重要的體系結(jié)構(gòu)特征變 化不大，仍然保持著“三點(diǎn)一線”的結(jié)構(gòu)，即工程師站、操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和通信網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)分散控制與集中管理和操作的功能。工程師站負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、控制組態(tài)、系統(tǒng)生成與下裝；操作員站實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的控制操作、過(guò)程狀態(tài)顯示、報(bào)警狀態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)的收集和各 種趨勢(shì)顯示及報(bào)表生成與打印等；現(xiàn)場(chǎng)控制站則具體實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)場(chǎng)物理信號(hào)（各種模擬量、開(kāi) 關(guān)量等）的周期采集和轉(zhuǎn)換處理、各種控制回路的運(yùn)算（包括調(diào)節(jié)回路和邏輯運(yùn)算等）、控制 運(yùn)算結(jié)果的直接輸出等；系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)各種功能站之間的數(shù)據(jù)通信和聯(lián)絡(luò)。
分散型控制系統(tǒng)具有控制功能多樣、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)便于擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高、便于與其它計(jì)算機(jī)聯(lián)用等特點(diǎn)，所以盡 管其價(jià)格比其它控制產(chǎn)品要貴一些，系統(tǒng)的開(kāi)放性遠(yuǎn)比其它產(chǎn)品差，但由于其可靠性和安全性及性能等方面的優(yōu)點(diǎn)，還是獲得 了*泛的應(yīng)用。發(fā)展到今天，DCS已將開(kāi)放性作為一個(gè)必要的指標(biāo)，雖然各生產(chǎn)廠家的DCS不能直接相連，但各DCS由于采用了 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)和通用的數(shù)據(jù)庫(kù)以及其它技術(shù)，因此各DCS的相連不再是件難事。另外，早期的DCS一般盡量采用成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)，而以技術(shù)保守著稱(chēng)，而今的DCS廠商為提高系統(tǒng)的計(jì)算性能和競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力爭(zhēng)相采用計(jì)算機(jī)技術(shù)。過(guò)去的DCS最多 的是為用戶(hù)提供一個(gè)控制系統(tǒng)平臺(tái)，用戶(hù)通過(guò)組態(tài)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制功能，而當(dāng)今的DCS幾乎都增加了綜合管理功能，以實(shí)現(xiàn)全廠綜 合自動(dòng)化為目標(biāo)。
2、可編程控制器PLC
可編程控制器PLC與DCS并行發(fā)展并廣為應(yīng)用。1970年P(guān)LC系統(tǒng)應(yīng)用于美國(guó)通用汽車(chē)公司汽車(chē)制造過(guò)程。根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)草 案，PLC的定義是：它是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，它使用可編程存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)用戶(hù)設(shè)計(jì)的指令，這些指令用 來(lái)實(shí)現(xiàn)特殊的功能，諸如邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、記數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算和通過(guò)數(shù)字或模擬輸入/輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械或過(guò)程。
與DCS截然不同的是：幾乎所有的PLC都采用OEM銷(xiāo)售方式，PLC廠家只向大量分銷(xiāo)商或系統(tǒng)集成商甚至最終用戶(hù)提供PLC硬件設(shè)備 和邏輯編程工具軟件， 而具體的工程實(shí)現(xiàn)則由系統(tǒng)集成商或用戶(hù)自己實(shí)現(xiàn)。PLC具有（1）控制程序可變、柔性好；（2）可靠性高、適用于工業(yè)環(huán)境；（3）易于掌握，便于維修；（4）體積小、省電（5）價(jià)格低廉等特點(diǎn)。
當(dāng)今的PLC功能越來(lái)越豐富，多數(shù)PLC采用高性能處理器和實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，已走出原來(lái)的設(shè)備邏輯控制功能，而向DCS領(lǐng) 域滲透，而DCS也在逐漸包容PLC的功能，二者將重疊融合。另外，現(xiàn)今的PLC還在向小型化、微型化、編程標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。
3、各類(lèi)總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)
（1）STD總線用于工業(yè)控制的各個(gè)方面，通常包括：自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)備控制、過(guò)程控制、工廠控制、檢測(cè)與測(cè)試、數(shù)據(jù)采集 與數(shù)學(xué)計(jì)算。
（2）VME 總線由Motorala公司的VERSA總線發(fā)展而來(lái)，是一種而多處理器的32位總線，1987年成為IEEE1014標(biāo)準(zhǔn)。1991年制定的 VME64新標(biāo)準(zhǔn)，不僅使基于原標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品向上兼容，并且為向Futurebus＋過(guò)渡奠定了基礎(chǔ)，為廣大WME用戶(hù)提供了良好的投資 保護(hù)。
（3）IBM PC總線和AT總線IBM PC總線是IBM PC/XT個(gè)人計(jì)算機(jī)采用的微機(jī)總線，是針對(duì)Intel8088微處理器設(shè)計(jì)的，有62條信號(hào) 線，為了和Intel80286等高性能16位微處理器兼容，IBM在PC總線基礎(chǔ)上增加了一個(gè)36個(gè)引腳和AT擴(kuò)展插座而形成AT總線，這 種結(jié)構(gòu)也稱(chēng)IBM公司的ISA結(jié)構(gòu)，即工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。AT總線的缺點(diǎn)是：它受到中斷和DMA能力的限制；其專(zhuān)有設(shè)計(jì)，使它不具備作為開(kāi)放式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
4、單片機(jī)
單片機(jī)是應(yīng)工業(yè)測(cè)控需要而產(chǎn)生的，分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。
單機(jī)應(yīng)用是指一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中只使用一個(gè)單片機(jī)，這是目前應(yīng)用最多的方式；多機(jī)應(yīng)用是單片機(jī)在高科技領(lǐng)域應(yīng)用的主要模 式。單片機(jī)的高可靠性、高控制功能及高運(yùn)行速度的“ 三高”特點(diǎn)必然使得未來(lái)的高科技工程系統(tǒng)將采用單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)作 為主要的發(fā)展方向。
6、智能儀表
智能儀表一般指單回路、多回路調(diào)節(jié)器。它以微處理器為核心部件，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，是一種新型過(guò)程控制儀表，它保留了模擬儀表的優(yōu)點(diǎn)， 又具有微機(jī)所*的各種運(yùn)算、處理功能，是一種功能強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活、操作方便、可靠性高而價(jià)格較為低廉的高性能調(diào)節(jié) 儀表。
二、選型原則
各類(lèi)工控機(jī)各有優(yōu)點(diǎn)與不足，那么如何選型呢? 要遵循以下原則：
首先，要重視工控機(jī)的質(zhì)量，宜選用質(zhì)量好、可靠性高的產(chǎn)品，這才是您最需要的。
其次，要弄清工控機(jī)的種類(lèi)、特性和功能。只有如此，才能根據(jù)實(shí)際情況，選擇切合自己要求的產(chǎn)品。
第三，現(xiàn)在工控產(chǎn)品發(fā)展迅速，新品不斷涌現(xiàn)，采購(gòu)時(shí)要考慮產(chǎn)品的*性、產(chǎn)品是否系列化、軟硬件是否配套，否則將遇到 升級(jí)困難、無(wú)法使用新的開(kāi)發(fā)環(huán)境等麻煩。因此，最好選擇能提供全系列產(chǎn)品并且有新品開(kāi)發(fā)能力的廠家如大眾等。
第四，考慮自己的經(jīng)濟(jì)條件，選擇性?xún)r(jià)比*的產(chǎn)品。由于各工控公司的銷(xiāo)售方針、盈利目標(biāo)、管理方式不同，使得同類(lèi)產(chǎn)品 價(jià)格相差很大，用戶(hù)宜根據(jù)自己的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，選擇性?xún)r(jià)比*的產(chǎn)品。
最后，要考慮售后服務(wù)，完善的售后服務(wù)很重要，廠家應(yīng)在全國(guó)各大區(qū)域中心有健全的經(jīng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)，并能為客戶(hù)提供全面及時(shí)的 技術(shù)支持和良好的服務(wù)，解決產(chǎn)品使用中的各種問(wèn)題，并對(duì)用戶(hù)進(jìn)行培訓(xùn)。