對(duì)PLC系統(tǒng)新增過程控制：是機(jī)遇還是挑戰(zhàn)？
PLC讓你滿足了嗎？
自動(dòng)化行業(yè)的歷史已經(jīng)成為工程和技術(shù)的發(fā)展史，但有時(shí)發(fā)展似乎并不能滿足用戶愈來愈多的需求。新的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、更復(fù)雜的過程、將數(shù)據(jù)反饋給企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的需求，所有這些要求都可能讓一個(gè)控制工程師崩潰。
隨著自動(dòng)化應(yīng)用的飛速發(fā)展，不少曾經(jīng)被視為強(qiáng)大和面向未來的系統(tǒng)已逐漸被淘汰。甚至于一些運(yùn)行多年先進(jìn)的控制系統(tǒng)，仍受著當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)和制造能力所限。
歷史一覽
過去的自動(dòng)化系統(tǒng)一般都是為特定行業(yè)在特定目的下開發(fā)的。例如，可編程邏輯控制器（PLC）最初是為取代控制和監(jiān)測(cè)離散機(jī)器及設(shè)備的機(jī)械繼電器而開發(fā)，如灌裝廠的開關(guān)控制。這些繼電器本質(zhì)上就是開關(guān)，或開或關(guān)，PLC內(nèi)部的梯形邏輯編程用于模擬原來繼電器的功能。
對(duì)于一個(gè)大量離散應(yīng)用的系統(tǒng)，中心控制器的任務(wù)是系統(tǒng)地讀取所有輸入/輸出（I/O）點(diǎn)的狀態(tài)，處理邏輯，反饋給I/O輸出，并快速地不斷反復(fù)這一流程。PLC速度無疑很快。
輸入模擬量
作為對(duì)比，許多復(fù)雜的過程如煉油、污水處理往往使用較少的開/關(guān)數(shù)字量信號(hào)。這些過程涉及大量的可變模擬信號(hào)如溫度、壓力、變量泵等。不同類型的系統(tǒng)—集散控制系統(tǒng)（DCS），就是為了適應(yīng)這些應(yīng)用而開發(fā)的。
在DCS中，讀、寫及邏輯處理都不是集中在中心控制器，而是分散到一些被控裝置附近的小型智能單元中。中心控制器提供集中管理。
分布式智能對(duì)于過程控制是必不可少的，因?yàn)槟M信號(hào)和邏輯對(duì)處理能力有更大的需求。例如，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成攝氏溫度涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。一個(gè)單一的控制器無法處理所有這些模擬任務(wù)；若分工進(jìn)行，即使非常大的系統(tǒng)也能順暢運(yùn)行。
當(dāng)代的挑戰(zhàn)
如今的自動(dòng)化應(yīng)用已不再被狹義地界定。離散控制和過程控制都需要涉及到任務(wù)中。我們可以看到這一趨勢(shì)，大型DCS生產(chǎn)商的新產(chǎn)品中包含混合系統(tǒng)，如Emerson的DeltaV?及ABB的Freelance?。
控制工程師花費(fèi)大量的時(shí)間開發(fā)和運(yùn)行的離散系統(tǒng)現(xiàn)在可能需要在增加過程控制。由于PLC系統(tǒng)和DCS架構(gòu)的差異，從PLC方向發(fā)展的混合系統(tǒng)將面臨一些問題。
過程控制的替代
對(duì)PLC系統(tǒng)新增過程控制會(huì)涉及成本、集成、系統(tǒng)性能等問題。一個(gè)完整的DCS由于尺寸、費(fèi)用以及系統(tǒng)學(xué)習(xí)的復(fù)雜性很難進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于企業(yè)中中小型的過程控制，如藥品、食品及飲料行業(yè)或水、污水處理等應(yīng)用，一個(gè)完整的DCS有些浪費(fèi)。
使用新的混合系統(tǒng)可能意味著放棄一個(gè)現(xiàn)有的良好運(yùn)行的系統(tǒng)。相反地，將DCS與你的現(xiàn)有系統(tǒng)集成又很困難，因?yàn)檫@些系統(tǒng)是私有的。處于制造和市場(chǎng)的目的，一般這些系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成封閉系統(tǒng)。
基于PC的過程控制是一種可能性，但是操作系統(tǒng)的可靠性和工業(yè)應(yīng)用對(duì)硬件的要求仍存有疑慮。而集成也可能較困難，涉及工程時(shí)間和費(fèi)用問題。
如何簡(jiǎn)單地使用PLC的過程控制及離散制造？新的PLC提供模擬量功能，PLC制造商為了滿足過程控制的需要，最近新增了功能。
但是基于PC控制和PLC系統(tǒng)都缺少分布式智能，而這一智能恰恰是DCS的優(yōu)勢(shì)。因此任何大量的模擬量邏輯將減緩掃描次數(shù)，增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，逆向地影響系統(tǒng)能力。對(duì)于模擬量設(shè)備，減少掃描次數(shù)還尚能接受，但對(duì)運(yùn)行數(shù)字量控制的PLC則無法負(fù)擔(dān)延緩下來的關(guān)鍵數(shù)字量響應(yīng)時(shí)間。
DCS系統(tǒng)集散控制能源
PLC系統(tǒng)負(fù)荷
作為過程控制的系統(tǒng)，若您必須在PLC系統(tǒng)和分布式智能中做出選擇，但是如何擁有兩者最好的功能呢？若能對(duì)您的PLC系統(tǒng)進(jìn)行增負(fù)荷，您將怎么辦？
這里就是方法—對(duì)您的現(xiàn)有PLC系統(tǒng)新增遠(yuǎn)程智能I/O。
EtherNet/IP?通訊協(xié)議
如同DCS，PLC也曾是封閉和私有的系統(tǒng)。但是現(xiàn)在許多類似系統(tǒng)—比如Allen-Bradley? 、ControlLogix? 和CompactLogix? PLC—使用一個(gè)由以太網(wǎng)和EtherNet/IP（由A-B和開發(fā)的工業(yè)協(xié)議，當(dāng)前已被開放設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會(huì)采納支持）組成的常見通訊平臺(tái)。
EtherNet/IP的主要優(yōu)勢(shì)在于它提供了一個(gè)在不同產(chǎn)品廠商間廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)通訊通道。因此使用EtherNet/IP協(xié)議的PLC更易于與其他設(shè)備進(jìn)行通訊。這種互用性將給您帶來更多的選擇。
作為一個(gè)控制工程師能使用支持EtherNet/IP的硬件和軟件如Allen-Bradley CompactLogix、ControlLogix PLC和RSLogix，但是為了特定目的需要選擇其他廠商的I/O。
新選擇
PLC系統(tǒng)按種類不包括分布式控制。當(dāng)你深刻意識(shí)到新增模擬I/O時(shí)，你必須為你的過程I/O增加新的梯形邏輯圖。但是額外的邏輯和I/O點(diǎn)將消耗掉系統(tǒng)開銷，增加的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和掃描次數(shù)的降低會(huì)影響整體系統(tǒng)性能。
一個(gè)令人激動(dòng)的選擇—EtherNet/IP出現(xiàn)了，它能夠擴(kuò)大帶I/O點(diǎn)的PLC系統(tǒng)。你可以選擇對(duì)PLC系統(tǒng)增加DCS的分布式智能。
Opto 22的SNAP I/O?能擴(kuò)大A-B ControlLogix 或CompactLogix系統(tǒng)—或者另一個(gè)使用EtherNet/IP 的PLC系統(tǒng)—只需這么做：提供遠(yuǎn)程智能I/O卸載許多I/O功能，尤其是大部分過程控制應(yīng)用中涉及遲鈍的模擬信號(hào)處理。遠(yuǎn)程I/O處理類似功能如模擬量梯度設(shè)定、熱電偶線性化、標(biāo)定、PID回路控制，PLC能繼續(xù)正常工作而幾乎不受影響。
無需編程的方案
在PLC系統(tǒng)中，許多遠(yuǎn)程I/O通過總線耦合進(jìn)行通訊。過去，在I/O層放入智能處理器意味著購(gòu)買另一個(gè)PLC并使用梯形邏輯或?qū)W習(xí)新的語言對(duì)其進(jìn)行編程。兩者都需要開發(fā)時(shí)間和費(fèi)用。
Opto 22的SNAP I/O，其優(yōu)勢(shì)之一也在于無需編程。所有I/O智能功能內(nèi)置入I/O，其設(shè)備叫做智能處理器。智能處理器提供通訊，如總線耦合，但是同時(shí)也提供自動(dòng)I/O處理。當(dāng)I/O配置完成后，智能處理器馬上開始處理。其與A-B PLC兼容的SNAP I/O由ODVA認(rèn)證支持EtherNet/IP協(xié)議。
內(nèi)置遠(yuǎn)程I/O功能
在過程控制應(yīng)用方面，以下SNAP I/O的內(nèi)置模擬量功能尤其有用：
l
PID回路控制（每個(gè)智能處理器擁有多達(dá)96個(gè)回路）
l 最小和最大值
l 模擬量標(biāo)定
l 校準(zhǔn)
l 求和
l 工程單位換算
l 熱電偶線性化
l 溫度轉(zhuǎn)換
l 看門狗定時(shí)
l 輸出鎖存
另外，SNAP I/O在相同的I/O地板上提供串口和數(shù)字量功能：
l 多重串行設(shè)備控制（RS 232/485）
l 輸入閉鎖
l 數(shù)字量過濾
l 積分運(yùn)算
l 高速計(jì)數(shù)
l 看門狗定時(shí)
l 脈沖發(fā)生
l 脈沖測(cè)量
l 時(shí)間比例輸出
l 頻率和時(shí)間測(cè)量
在遠(yuǎn)程I/O中新增以上功能，無需編程也不會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)造成影響，這種能力可以對(duì)您的系統(tǒng)增負(fù)， 并能在新的過程控制任務(wù)上獲得成功。
關(guān)于Opto 22
Opto 22研發(fā)并制造可靠，靈活，易于使用的軟硬件產(chǎn)品用于工業(yè)自動(dòng)化，遠(yuǎn)程監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。Opto 22 產(chǎn)品使用商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，其簡(jiǎn)便實(shí)用、技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量保證、可靠耐用已在全世界范圍內(nèi)建立了極高的聲譽(yù)。我們的產(chǎn)品適用于終端用戶、原始設(shè)備制造商、IT從業(yè)人員等。公司創(chuàng)建于1974年，位于美國(guó)加州的Temecula。Opto 22產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)通過分銷商，合作伙伴或系統(tǒng)集成商銷售。更多信息，請(qǐng)聯(lián)系
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