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组态软件—工业控制中的“操作平台”

www.cechina.cn2009.10.14阅读 3216

        常用的工业控制方式通常为PLC控制和DCS系统,而两者具有各自的局限性。伴随着计算机技术的发展,出现了组态软件,这种开放、灵活、通用的控制方式,迅速显示出强劲的生命力,在各种控制系统中得到了广泛的应用,市场份额日益增大。
        工业自诞生之时,就离不开对于各种能影响或体现工业生产数据的监测和控制。按照工业生产变量时间和幅度的连续性,工业生产的典型过程可以分为:连续过程(Continuous Process)、离散过程(Discrete Process)和批量过程(Batch Process)。其中批量过程往往是由离散过程和连续过程组合而成。
        监测是控制的先决条件,否则控制无从谈起。依据工业生产中离散过程和连续过程的划分www.cechina.cn,工业控制大体沿着一下两条主线发展:
        第一条主线是对离散控制系统的控制,也可以说是逻辑控制或者程序控制,从早期的机械电磁原理的继电器控制,发展为以电子逻辑电路为主的控制,进而产生了以数字技术和微处理器为核心的PLC(Programmable Logic Controller),其发展趋势可视为更快、更小、更可靠、更灵活、成本更低;
        第二条主线是对连续过程的控制,和离散控制相比,连续控制所使用的产品种类更多,技术上也更为复杂。从初期的机械控制器到基地式仪表,进而发展为气动或者电动单元式组合仪表CONTROL ENGINEERING China版权所有,一直到分布式控制系统DCS(Distributed Control System)的产生。DCS本身也是仪表控制系统和计算机控制系统的结合体,其发展趋势是控制范围更广、可靠性更高控制工程网版权所有,精度和实时性更高,综合成本更低。
        随着科技的快速发展,现今,最新型的PLC也开始融入对模拟量的采集和控制,不局限在单独的离散控制之上,而第四代的DCS系统控制范围也更为广泛。两者之间的界限也日渐模糊。大型的PLC结合上层监控软件某种程度上也可以构成DCS,而DCS系统中PLC也得到了广泛的使用。
        无论是PLC控制还是DCS系统,虽然都具有各自的优势,而且得到了广泛的应用CONTROL ENGINEERING China版权所有,但是也都有着其各自的局限性:PLC控制对于连续的模拟量而言相对薄弱,而且PLC本身的存储数据能力较低,人机界面相对不够直观;DCS系统成本较高,各个厂家的DCS系统的开发性还较低,用户难以自由选择软硬件。
        工业控制,无论是早期的继电器控制,还是最新的PLC或DCS系统,其本质都是获取现场信息www.cechina.cn,进行信息处理,将处理结果反馈到现场控制中,如图1所示:

控制流程
        图1控制流程

        现代工业工控依然是遵循着采集、处理、控制的模式,其发展深受计算机技术的影响,从1958年9月,美国投入使用第一台用于现场监控的计算机以来,计算机已经深深的融入到工业控制领域。
        随着个人电脑的快速普及和性能的快速提升,基于个人电脑的监控系统(PC Based)的应用也日益广泛,其典型代表是组态软件(SCADASupervisory Control And Data Acquisition)的出现。
        二十世纪八十年代,伴随着计算机的发展,出现了最早的组态软件,至今已经涌现了相当数量的组态软件产品:iFix,InTouch,Wincc等,国内也出现了性价比很高的软件:组态王、紫金桥等。从最初的Dos环境,到Windows,从简单的监控到各种复杂的控制,组态软件功能日益强大。以笔者熟悉的紫金桥组态软件为例(其他组态软件可能稍有区别,具体可参见各软件的说明),组态软件的架构如下:

组态软件架构


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