西门子6ES7953-8LG20-0AA0
DCS与PLC的区别和共通
○控制类产品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控制类产品包括DCS、PLC两大类。我们又将DCS的概念拓展到FCS。
DCS(DistributedContorlSystem)集散控制系统,又称分布式控制系统。
PLC(ProgramLogicControl)可编程逻辑控制器。
FCS(FieldBusContorlSyestem),现场总线控制系统
○发展到现在,DCS和PLC之间没有一个严格的界线,在大多数人看来,大的系统就是DCS,小的系统就叫PLC。当然,这么说也不是不可以,但是还不对。现在我们来重新建立这个观念。
○首先,DCS和PLC之间有什么不同?
1、从发展的方面来说:
DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此,DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制,比如我们使用的YOKOGAWACS3000DCS系统甚至没有PID数量的限制(PID比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控制的标准算法,通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量)。
PLC从传统的继电器回路发展而来,最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力,因此,PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。
2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说:
市场上控制类产品繁多,无论DCS还是PLC,均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说,一般没有或很少有扩展的需求,因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲,PLC也很少有兼容性的要求,比如两个或以上的系统要求资源共享,对PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网络结构,比如西门子的MPI总线性网络,甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。
DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系,但大部分的DCS系统,比如横河YOKOGAWA、霍尼维尔、ABB等等,虽说系统内部(过程级)的通讯协议不尽相同,但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络,采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中,控制器、计算机均作为一个节点存在,只要网络到达的地方,就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外,基于windows系统的OPC、DDE等开放协议,各系统也可很方便的通讯,以实现资源共享。
3、从数据库来说:
DCS一般都提供统一的数据库。换句话说,在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中,就可在任何情况下引用,比如在组态软件中,在监控软件中,在趋势图中,在报表中……而PLC系统的数据库通常都不是统一的,组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7400要到了414以上才称为DCS?因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库,而PCS7要求控制器起码到S7414-3以上的型号。
4、从时间调度上来说:
PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。(现在一些新型PLC有所改进,不过对任务周期的数量还是有限制)而DCS可以设定任务周期。比如,快速任务等。同样是传感器的采样,压力传感器的变化时间很短,我们可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,我们可以用2s的任务周期采样。这样,DCS可以合理的调度控制器的资源。
5、从网络结构发面来说:
一般来讲,DCS惯常使用两层网络结构,一层为过程级网络,大部分DCS使用自己的总线协议,比如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的CANbus等,这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。现场IO模块,特别是模拟量的采样数据(机器代码,213/扫描周期)十分庞大,同时现场干扰因素较多,因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS485串口异步通讯方式的总线结构,符合现场通讯的要求。
IO的采样数据经CPU转换后变为整形数据或实形数据,在操作级网络(第二层网络)上传输。因此操作级网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准,同时因操作级网络一般布置在控制室内,对抗干扰的要求相对较低。因此采用标准以太网选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议,一般我们采用100Mbit/s的通讯速度。
PLC系统的工作任务相对简单,因此需要传输的数据量一般不会太大,所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起,要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC不会或很少使用以太网。
6、从应用对象的规模上来说:
PLC一般应用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁,而大型的应用一般都是DCS。当然,这个概念不太准确,但很直观,习惯上我们把大于600点的系统称为DCS,小于这个规模叫做PLC。我们的热泵及QCS、横向产品配套的控制系统一般就是称为PLC。
○说了这么多PLC与DCS的区别,但我们应该认识到,PLC与DCS发展到今天,事实上都在向彼此靠拢,严格的说,现在的PLC与DCS已经不能一刀切开,很多时候之间的概念已经模糊了。现在,我们来讨论一下彼此的相同(似)之处。
1、从功能来说:
PLC已经具备了模拟量的控制功能,有的PLC系统模拟量处理能力甚至还相当强大,比如横河FA-MA3、西门子的S7400、ABB的ControlLogix和施耐德的Quantum系统。而DCS也具备相当强劲的逻辑处理能力,比如我们在CS3000上实现了一切我们可能使用的工艺联锁和设备的联动启停。
2、从系统结构来说:
PLC与DCS的基本结构是一样的。PLC发展到今天,已经全面移植到计算机系统控制上了,传统的编程器早就被淘汰。小型应用的PLC一般使用触摸屏,大规模应用的PLC全面使用计算机系统。和DCS一样,控制器与IO站使用现场总线(一般都是基于RS485或RS232异步串口通讯协议的总线方式),控制器与计算机之间如果没有扩展的要求,也就是说只使用一台计算机的情况下,也会使用这个总线通讯。但如果有不止一台的计算机使用,系统结构就会和DCS一样,上位机平台使用以太网结构。这是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。
3、PLC和DCS的发展方向:
小型化的PLC将向更专业化的使用角度发展,比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC与DCS的界线逐步淡化,直至*融和。
DCS将向FCS的方向继续发展。FCS的核心除了控制系统更加分散化以外,特别重要的是仪表。FCS在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信号采集和提供人机界面以及逻辑控制,整个模拟量的控制分散到现场仪表,仪表与控制系统之间无需传统电缆连接,使用现场总线连接整个仪表系统。(目前国内有横河在中海壳牌石化项目中用到了FCS仪表级采用的是智能化仪表例如:EJX等,具备先进的控制水准)。
○如何正确对待PLC和DCS?
我个人从不强调PLC和DCS之间孰优孰劣,我把它们使用了一个新名词“控制类产品”。我们提供给用户的是用户的控制系统。绝大多数用户不会因为想使用一套DCS而去使用DCS,控制类产品必须定位在满足用户的工艺要求的基础之上。其实提出使用DCS还是PLC的用户大抵是从没接触过自控产品或有某种特殊需求的。过分强调这个东东只会陷入口舌之争。
从PLC与DCS之间的区别和共同之处我们了解了控制类产品的大抵情况。注意,作为专业人士,我们自己不要为产品下PLC还是DCS的定义,自己的心理上更不能把产品这样来区别对待。
S7-200系列PLC带参数的子程序调用指令
程序可能有要传递的参数(变量和数据),这时可以在子程序调用指令中包含相应参数,它可以在子程序与调用程序之间传送。参数(变量和数据)必须有符号名(最多8个字符)、变量和数据类型等内容。子程序最多可传递16个参数。传递的参数在子程序局部变量表中定义。局部变量表中的变量有IN、OUT、IN/OUT和TEMP等四种类型。
●IN类型:将位置的参数传入子程序。参数的寻址方式可以是直接寻址(如VB10)、间接寻址(如*ACl)或立即数(如1234)。也可以将数据的地址值传入子程序(&VB100)。
●OUT类型:是子程序的结果值(数据),它被返回给调用它的POU。常数和地址值不允许作为输出参数。
●IN/OUT类型:将位置的参数传到子程序,从子程序来的结果值被返回到同样的地址。常数和地址值不允许作为输出参数。
●TEMP类型:局部存储器只能用作子程序内部的暂时存储器,不能用来传递参数。
局部变量表的数据类型可以是能流、布尔(位)、字节、字、双字、整数、双整数和实数型。能流是指仅允许对位输入操作的布尔能流(布尔型),梯形图表达形式为用触点(位输入)将电源母线和指令盒连接起来。
在局部变量表输入变量名称、变量类型、数据类型等参数以后,双击指令树中的子程序(或选择点击方框快捷按钮,在弹出的菜单中选择子程序项),在梯形图显示区显示出带参数的子程序调用指令盒。
局部变量表变量类型的修改方法是,用光标选中变量类型区,点击鼠标右键得到一个下拉菜单,选择插入项,弹出一个下拉子菜单,点击选中的类型,在变量类型区光标所在处即可得到选中的类型。
给予程序传递参数时,它们放在子程序的局部存储器(L)中,局部变量表最左列是每个被传递参数的局部存储器地址。
子程序调用时,输入参数被拷贝到局部存储器。子程序完成时,从局部存储器拷贝输出参数到的输出参数地址。
西门子6ES7953-8LG20-0AA0
SIMOTION P 是一款基于 PC 的运动控制系统,具有两种型号:
SIMOTION P320-4 E(嵌入式)
处理器:高性能 Intel i3 处理器
存储器:内部 CFast/外部可访问 CFast
操作系统:Windows EmbeddedStandard 7
SIMOTION P320-4 S(标准型)
处理器:高性能型 Intel i7 处理器
存储器:内置固态硬盘 (SSD)/外部可访问 CFast
操作系统:Windows 7 Ultimate
由于 PC 中不含旋转部件,SIMOTIONP320-4 系统适用于恶劣环境中的应用。两个 PC 都配有针对 SIMOTION 的常见实时扩展系统。这就意味着,除了 SIMOTION 机器应用程序以外,还可能随时运行其他 PC 应用程序,例如 SIMOTION 工程系统、操作员应用程序、过程数据评估例程或标准的 PC 应用程序。
借助其的处理器性能,SIMOTION P350-4 特别适合对性能要求较高的应用(如具有高动态配置和压力控制回路的液压应用)。
全局数据
通过使用“全局数据通信”服务,联网的 CPU 可以相互循环交换数据(多 8 个 GD 数据包,每个循环各含 22 字节)。据此,可以实现,例如,某个CPU访问另一个CPU的数据、位存储单元和过程图像等信息。只能通过 MPI 进行全局数据交换。组态通过 STEP 7 的 GD 表完成。
通信功能
通过系统内集成的块,可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信服务。
这些服务包括:
通过 MPI 进行 S7 基本通讯。
通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网进行的 S7 通信。
可以使用 S7-300:
用作服务器时,使用MPI、C总线和PROFIBUS
作为服务器或客户端,通过集成的 PROFINET 接口通讯
通过可加载的块,可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信服务。
通过PROFIBUS和工业以太网进行S5兼容通讯
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通讯(非西门子系统)
与全局数据不同的是,必须建立通信连接才能实现通信功能。
集成到 IT 环境中
通过 SIMATIC S7-300,可以简单地将现代 IT 环境与自动化工程环境相连。使用CP 343-1 Advanced,可以实现以下信息技术功能:
IP路由;
借助IP访问列表,将IP V4报文以不低于Gigabit的速度转发至受控PROFINET接口。
Web 服务器;
使用标准浏览器,可以浏览大至30 MB可自由定义的HTML网页;通过FTP处理自己的文件系统中的数据
标准诊断页;
无需额外工具,就可以在工厂内完成插装在安装机架上的所有模块的快速诊断工作。
电子邮件;
发送直接从用户程序认证的电子邮件。电子邮件客户端设计有通知功能,可以在控制程序中直接通知用户。
通过 FTP 进行通信;
大多数操作系统平台上都提供了开放协议
设计有30 MB RAM文件系统,可以用作动态数据的中间存储器。