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PLC還是DCS 企業(yè)該如何選擇控制系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)
在可編程邏輯控制器(PLC)和分布式控制系統(tǒng)(DCS)之間如何抉擇，要取決于具體的項(xiàng)目和工廠類(lèi)型。因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也各不相同。
自動(dòng)化項(xiàng)目要想成功，首先需要自動(dòng)化工程師、設(shè)計(jì)工程師一起評(píng)估應(yīng)用需求，然后選擇有效的控制系統(tǒng)平臺(tái)。這些決定將會(huì)對(duì)工廠的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)帶來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，在某些情況下，影響可長(zhǎng)達(dá)25年甚至更多。大多數(shù)控制系統(tǒng)的決策，可歸結(jié)為選擇可編程邏輯控制器(PLC)或分布式控制系統(tǒng)(DCS)。有時(shí)，某種選擇非常適合于一個(gè)工廠，而在另外一種情況下，它可能就不適用了。在選擇控制系統(tǒng)時(shí)考慮的因素越多，就越有助于實(shí)現(xiàn)短期和*目標(biāo)。
控制系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)滿足優(yōu)化生產(chǎn)、維持可用性和獲取數(shù)據(jù)等需求的方式，會(huì)有一定的影響。在選擇控制系統(tǒng)方面缺乏遠(yuǎn)見(jiàn)，也可能會(huì)影響未來(lái)的擴(kuò)展、流程優(yōu)化、用戶滿意度和公司利潤(rùn)。
除了一些基本準(zhǔn)則之外(比如如何控制過(guò)程)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還必須考慮安裝、可擴(kuò)展性、維護(hù)、保養(yǎng)等方面的各種因素。
目前，雖然對(duì)小設(shè)備來(lái)講，PLC系統(tǒng)可能是劃算的，但DCS系統(tǒng)則提供了更具經(jīng)濟(jì)性的可擴(kuò)展能力，更可能獲得較高的初始投資回報(bào)。
PLC是一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，用于控制生產(chǎn)制造過(guò)程，如機(jī)器人、高速包裝、裝瓶和運(yùn)動(dòng)控制等。在過(guò)去20年里，PLC增添了更多的功能，為小型工廠和裝置創(chuàng)造了更多的效益。PLC通常是單機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，但也可以與其它系統(tǒng)集成，經(jīng)由通信來(lái)實(shí)現(xiàn)彼此之間的連接。由于每個(gè)PLC都有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，因此集成需要控制器之間某種程度的映射。這使PLC特別適用于那些對(duì)擴(kuò)展沒(méi)有太大需求的小型應(yīng)用程序。
DCS系統(tǒng)則將控制器分散在自動(dòng)化系統(tǒng)中，并提供通用的接口、*的控制、系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)以及易于共享的信息。傳統(tǒng)上，DCS主要應(yīng)用于過(guò)程工藝和比較大的工廠，在整個(gè)工廠的生命周期中，大型系統(tǒng)應(yīng)用程序更容易維護(hù)。
PLC和DCS系統(tǒng)一般分別適用于離散和過(guò)程生產(chǎn)制造。使用PLC系統(tǒng)的離散生產(chǎn)制造設(shè)施，一般由單獨(dú)的生產(chǎn)裝置組成，主要用于完成部件的組裝，例如打標(biāo)簽、填充或研磨等。過(guò)程制造設(shè)施，通常使用自動(dòng)化系統(tǒng)，以連續(xù)和批處理的方式按照配方而不是按件生產(chǎn)。大型連續(xù)加工設(shè)備，如煉油廠和化工廠，都使用DCS自動(dòng)化系統(tǒng)。混合應(yīng)用通常同時(shí)使用PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)。為某個(gè)應(yīng)用選擇控制器，需要考慮過(guò)程的規(guī)模、可擴(kuò)展性和未來(lái)的更新計(jì)劃、集成需求、功能、高可用性以及工廠設(shè)施整個(gè)生命周期的投資回報(bào)等等諸多因素。
過(guò)程規(guī)模：需要多少輸入/輸出(I/O)點(diǎn)？小系統(tǒng)(<300個(gè)I/O點(diǎn))可能預(yù)算較少，因此用PLC系統(tǒng)更適合。想要將DCS系統(tǒng)應(yīng)用到較小的項(xiàng)目上，其實(shí)并不容易，相反，它在大工廠應(yīng)用中更能發(fā)揮其功能。由于擁有全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，DCS系統(tǒng)更易于管理和升級(jí)，任何變更都是全局性的。
升級(jí)計(jì)劃：規(guī)模較小的工業(yè)過(guò)程可以適用PLC系統(tǒng)，但如果該過(guò)程需要擴(kuò)展或升級(jí)，則需要增加更多的PLC硬件和數(shù)據(jù)庫(kù)，并且需要進(jìn)行單獨(dú)維護(hù)。這是一個(gè)耗時(shí)、費(fèi)力的過(guò)程，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。DCS系統(tǒng)更容易升級(jí)，比如可以從*集線器對(duì)用戶受信進(jìn)行管理，因此就更易于保養(yǎng)和維護(hù)。
集成需求：對(duì)于單機(jī)裝置，PLC系統(tǒng)是理想選擇。當(dāng)工廠配置多個(gè)PLC系統(tǒng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生相互連接的要求。這一般很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥ǔＰ枰猛ㄐ艆f(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行映射。集成當(dāng)然沒(méi)有問(wèn)題，但當(dāng)有變更需求時(shí)，那用戶的麻煩就來(lái)了：一旦某個(gè)PLC系統(tǒng)做了變更，就可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)PLC不能正常通訊，這是因?yàn)閿?shù)據(jù)映射受到影響的緣故。對(duì)DCS系統(tǒng)而言，則根本不需要映射，配置變更只是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程；控制器是系統(tǒng)自帶的。
功能需求：某些行業(yè)和設(shè)施需要?dú)v史數(shù)據(jù)庫(kù)、流線型的報(bào)警管理、以及配置通用用戶接口的*控制室。有些則需要制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的集成、*的控制和資產(chǎn)管理。DCS系統(tǒng)內(nèi)置這些應(yīng)用，使其很容易被添加到自動(dòng)化工程應(yīng)用中，而無(wú)需增加獨(dú)立的服務(wù)器，也不會(huì)增加集成成本。從這方面講，DCS系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更高，而且可以提高生產(chǎn)力，降低風(fēng)險(xiǎn)。
生命周期投資回報(bào)率：設(shè)施的需求，因行業(yè)而異。對(duì)于規(guī)模較小的工藝工程，沒(méi)有擴(kuò)展需求，也不需要與其它工藝過(guò)程區(qū)域集成，因此PLC系統(tǒng)具有較好的投資回報(bào)率。DCS系統(tǒng)可能具有較高的安裝成本，但從全生命周期來(lái)看，DCS系統(tǒng)所帶來(lái)的產(chǎn)量增加和安全效益，會(huì)抵消一部分成本。
平衡短期需求與*愿景，對(duì)操作確定性和改善工廠運(yùn)行、維護(hù)非常關(guān)鍵。
PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)功能性故障時(shí)如何解決
PLC控制系統(tǒng)

外圍電路元器件故障
此類(lèi)故障在PLC工作一定時(shí)間后的故障中經(jīng)常發(fā)生。在PLC控制回路中如果出現(xiàn)元器件損壞故障，PLC控制系統(tǒng)就會(huì)立即自動(dòng)停止工作。
輸入電路是PLC接受開(kāi)關(guān)量、模擬量等輸入信號(hào)的端口，其元器件質(zhì)量的優(yōu)劣、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統(tǒng)可靠性的重要因素。
對(duì)于開(kāi)關(guān)量輸出來(lái)說(shuō)，PLC的輸出有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式，具體選擇哪種形式的輸出應(yīng)根據(jù)負(fù)載要求來(lái)決定，選擇不當(dāng)會(huì)使系統(tǒng)可靠性降低嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。
此外PLC的輸出端子帶負(fù)載能力是有限的.如果超過(guò)了規(guī)定的大限值.必須外接繼電器或接觸器.才能正常工作。
外接繼電器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件的質(zhì)量，是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。常見(jiàn)的故障有線圈短路、機(jī)械故障造成觸點(diǎn)不動(dòng)或接觸不良
端子接線接觸不良
此類(lèi)故障在PLC工作一定時(shí)間后隨著設(shè)備動(dòng)作的頻率升高出現(xiàn)。由于控制柜配線缺陷或者使用中的震動(dòng)加劇及機(jī)械壽命等原因，接線頭或元器件接線柱易產(chǎn)生松動(dòng)而引起接觸不良。
這類(lèi)故障的排除方法是使用萬(wàn)用表，借助控制系統(tǒng)原理圖或者是PLC邏輯梯形圖進(jìn)行故障診斷維修。對(duì)于某些比較重要的外設(shè)接線端子的接線，為保證可靠連接.一般采用焊接冷壓片或冷壓插針的方法處理。
PLC出現(xiàn)非正常工作的功能性故障
 
1、PLC受到干擾引起的功能性故障
 
自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類(lèi)型PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施.故具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的可靠性因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。PLC受到的干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。
在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境下，外部干擾是隨機(jī)的，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，且干擾源是無(wú)法消除的只能針對(duì)具體情況加以限制內(nèi)部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān).主要通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)交流主電路模擬量輸入信號(hào)等引起，通過(guò)精心設(shè)計(jì)系統(tǒng)線路或系統(tǒng)軟件濾波等處理.可使內(nèi)部干擾得到大限度的抑制。
PLC生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的抗干擾技術(shù)措施通常從電源與接地保護(hù)、接線安排屏蔽和抗噪聲等4個(gè)方面著手考慮：
 
(1)、電源與接地保護(hù)
PLC本身的抗*力一般都很強(qiáng)。通常.將PLC的電源與系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備電源分開(kāi)配線對(duì)于電源線來(lái)的干擾，一般都有足夠強(qiáng)的抑制能力
但是電源干擾特別嚴(yán)重可加接一個(gè)帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。如果一個(gè)系統(tǒng)中含有擴(kuò)展單元.則其電源必須與基本單元共用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制，也就是說(shuō)它們的上電與斷電必須同時(shí)進(jìn)行。
為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC接地線接地線線徑要足夠粗.接地電阻要小于4Q，接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC，并且接地點(diǎn)要與其它設(shè)備分開(kāi)。對(duì)供電系統(tǒng)中的強(qiáng)電設(shè)備其外殼、柜體、框架、機(jī)座及操作手柄等金屬構(gòu)件必須保護(hù)接地。

十進(jìn)制整數(shù)化為非十進(jìn)制整數(shù)選用“余數(shù)法”，即除基數(shù)取余數(shù)。
 
把十進(jìn)制整數(shù)逐次用任意十制數(shù)的基數(shù)去除，一直到商是0為止，然后將所得到的余數(shù)由下而上擺放即可。
 
②十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)化成非十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)化辦法
 
十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)化成非十進(jìn)制小數(shù)選用“進(jìn)位法”，即乘基數(shù)取整數(shù)。
 
把十進(jìn)制小數(shù)不斷的用其它進(jìn)制的基數(shù)去乘，直到小數(shù)的當(dāng)時(shí)值等于0或滿意所要求的精度為止，終所得到的積的整數(shù)部分由上而下擺放即為所求。
 
2、非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)
 
非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成十制數(shù)選用“位權(quán)法”，即把各非十進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開(kāi)，然后求和。
 
3、二、八、十進(jìn)制數(shù)之間轉(zhuǎn)化
 
(1)二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化辦法
 
①把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù)時(shí)，按“三位并一位”的辦法進(jìn)行。
 
以小數(shù)點(diǎn)為界，將整數(shù)部分從右向左每三位一組，高位不足三位時(shí)，添0補(bǔ)足三位；小數(shù)部分從左向右，每三位一組，低有用位不足三位時(shí)，添0補(bǔ)足三位。然后，將各組的三位二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開(kāi)后相加，得到一位八進(jìn)制數(shù)。
 
②將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)數(shù)時(shí)，選用“一位拆三位”的辦法進(jìn)行。
 
即把八進(jìn)制數(shù)每位上的數(shù)用相應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)表明。
 
③二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化辦法
 
a、把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，按“四位并一位”的辦法進(jìn)行。
 
以小數(shù)點(diǎn)為界，將整數(shù)部分從右向左每四位一組，高位不足四位時(shí)，添0補(bǔ)足四位；小數(shù)部分從左向右，每四位一組低有用位不足四位時(shí)，添0補(bǔ)足四位。然后，將各組的四位二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開(kāi)后相加，得到一位十六進(jìn)制數(shù)。
 
b、將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)數(shù)時(shí)，選用“一位拆四位”的辦法進(jìn)行。
 
即把十六進(jìn)制數(shù)每位上的數(shù)用相應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)表明。
 

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