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DCS操作站

DCS系統(tǒng)包括三大部分：帶I/O部件的控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)接口．人機(jī)接口包括操作站、工程師站和歷史站?？刂破鱅/O部件和生產(chǎn)過(guò)程相聯(lián)接，操作站和人相聯(lián)系，通訊網(wǎng)絡(luò)把這兩部分聯(lián)成系統(tǒng)。所以操作站是DCS的重要組成部分，工程師站給控制器和操作站組態(tài)，歷史站記錄生產(chǎn)過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)。

一個(gè)DCS系統(tǒng)控制器和I/O部件通?？梢赃\(yùn)行16-20年，而操作站因?yàn)橛谢顒?dòng)部件，還有一些相互的電磁干擾，所以比較容易損壞，如：硬盤(pán)、鍵盤(pán)、CRT、軟驅(qū)等，運(yùn)行6-8年后出現(xiàn)故障的概率就比較大，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)最長(zhǎng)的也只能運(yùn)行十年左右。所以在DCS運(yùn)行過(guò)程中，更新操作站的情況比較多。

DCS的控制器的變化較小。其變化表現(xiàn)在控制算法的安排、控制算法的多少，存取的 I/O點(diǎn)數(shù)的多少和內(nèi)存的大小等，它隨著硬件的進(jìn)步而做相應(yīng)的更改，操作系統(tǒng)一般都是專用的。操作站的變化就很大，八十年代以前的操作站，一般沒(méi)有硬盤(pán)及動(dòng)態(tài)流程圖，能顯示的標(biāo)簽數(shù)比較少，例如500個(gè)標(biāo)簽（標(biāo)簽指的是AI、DI、回路、開(kāi)關(guān)量的邏輯關(guān)系等），八十年代出現(xiàn)了能顯示5000個(gè)標(biāo)簽的操作站，九十年代出現(xiàn)了能顯示30000個(gè)標(biāo)簽的操作站，同時(shí)，也出現(xiàn)了在微軟的NT通用平臺(tái)上運(yùn)行的通用顯示軟件，開(kāi)始，通用軟件只在PLC的操作站上使用，后來(lái)也逐漸應(yīng)用在DCS上，它的標(biāo)簽量可以達(dá)到10000個(gè)。

DCS操作站發(fā)展的過(guò)程（以BAILEY的操作站為例）如下：

1、八十年代初，N90的操作站是OIU系列，當(dāng)時(shí)是無(wú)硬盤(pán)、無(wú)動(dòng)態(tài)流程圖的，標(biāo)簽量500。后來(lái)增加了硬盤(pán)和流程圖，標(biāo)簽量1400-5000點(diǎn)。八十年代中期推出了MCS系列，標(biāo)簽量10000，特別是MCSPULS，它是SCSI接口，可以有30000個(gè)標(biāo)簽點(diǎn)，當(dāng)時(shí)在DCS市場(chǎng)上處于地位。1986年，BAILEY產(chǎn)品占世界DCS市場(chǎng)的1/3。到1988年，共有8500套在世界各國(guó)運(yùn)轉(zhuǎn)。到了90年代，DCS市場(chǎng)爭(zhēng)奪激烈，BAILEY無(wú)論在技術(shù)上還是在銷售方面都不象80年代那樣令人矚目,于是BAILEY公司欲通過(guò)收購(gòu)FISCHER&PORTER、HARTMANN&BRAUN等公司銷售他們的系統(tǒng)來(lái)重鑄輝煌。

BAILEY的控制器和通訊網(wǎng)絡(luò)都比較好，但在操作站上面，不能與競(jìng)爭(zhēng)者相比，BAILEY最新的操作站是以WINDOWS NT、通用微機(jī)為基礎(chǔ)的Conductor NT。實(shí)際上，該操作站不是為INFI-90開(kāi)發(fā)的，它是FISCHER-PORTER的系統(tǒng)6的操作站，用它的監(jiān)控軟件嵌入和INFI-90通訊的驅(qū)動(dòng)軟件而成。由于銷售量不大，磨合的機(jī)會(huì)少，問(wèn)題比較多，死機(jī)現(xiàn)象嚴(yán)重。OIS40系列的操作站運(yùn)行在DEC的VMS平臺(tái)上。實(shí)際上，它仍然是在MCS操作站的MTOS操作系統(tǒng)平臺(tái)上，開(kāi)發(fā)了一個(gè)與VMS通訊的驅(qū)動(dòng)軟件，因?yàn)?0年代的OIU和MCS在80年代末都已經(jīng)停止銷售。BAILEY只賣OIS20系列和OIS40系列。

OIS20系列是90年代初推向市場(chǎng)的，它本質(zhì)上是MCS，但它們能與INFI-90通訊。它的開(kāi)發(fā)、制造成本都比較低，性能也比較好。OIS20系列的輔站不是用網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸信息的，只是在主站上多加了1塊顯卡來(lái)實(shí)現(xiàn)輔站的功能。后來(lái)因維護(hù)成本很高，硬盤(pán)和軟驅(qū)都難以買到，用戶反映不太好。

繼OIS20系列，BAILEY公司推出了OIS41、OIS42，在操作站之間增加了以太網(wǎng)卡，組成后門網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)打印機(jī)共享。把圖形傳給不同主站的能力也有所增強(qiáng)，也給用戶提供了開(kāi)發(fā)打印系統(tǒng)的空間，這是后話。由于OIS40、OIS41、OIS42主機(jī)性能較差，所以操作站的性能提高不明顯。直到OIS43 Alpha芯片的出現(xiàn)，性能才得到提高。

同時(shí)，加拿大BAILEY公司開(kāi)發(fā)了PCV，它是以PC為基礎(chǔ)的操作站，采用QNX操作系統(tǒng)。因?yàn)樗臉?biāo)簽量較少，價(jià)格低廉，運(yùn)行穩(wěn)定，故適用于小系統(tǒng)的使用，這就是BAILEY的OIS10系列，版本5以前，只有文本沒(méi)有圖形。版本5以后既有文本也有圖形。OIS11操作站后門之間用ARCNET聯(lián)網(wǎng)。OIS12既可用ARCNET也可用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。

由于OIS40系列軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故價(jià)格較高，更重要的一點(diǎn)是DEC公司被COMPAQ公司兼并，Alpha機(jī)255/233停止生產(chǎn)，這給BAILEY公司和用戶無(wú)疑是雪上加霜。

2、八十年代中期，因?yàn)镻LC操作站的開(kāi)發(fā)都不太成功，一些軟件公司就開(kāi)發(fā)了通用的監(jiān)控軟件，且很快就被PLC制造廠家所采用。如：FIX、INTOUCH、ONSPEC等（一共有上百種），由于市場(chǎng)前景較好，所以軟件開(kāi)發(fā)商又開(kāi)發(fā)了許多PLC的驅(qū)動(dòng)軟件。到了九十年代，又開(kāi)發(fā)了DCS的驅(qū)動(dòng)軟件。最早采用通用工控監(jiān)控軟件的是MOORE公司的APEC系統(tǒng)，它既可以用INTOUCH也可用FIX，以FIX軟件為基礎(chǔ)的操作站也應(yīng)用在Fisher Rosmont DeltaV and Toshiba DCS系統(tǒng)上，由于INFI-90系統(tǒng)在九十年代一直沒(méi)有推出比較優(yōu)秀的操作站，故PREVISE公司推出了OPsCon操作站。

OPsCon操作站運(yùn)行在PC硬件平臺(tái)，NT操作系統(tǒng)下。把FIX作為監(jiān)控軟件，并開(kāi)發(fā)了能與多種DCS通訊的對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)軟件，標(biāo)簽量為10000個(gè)。因?yàn)镕IX軟件在世界各地已經(jīng)銷售了90000套，它與各種PLC、DCS和NT系統(tǒng)磨合較好，這種監(jiān)控軟件只要開(kāi)發(fā)出多種PLC、DCS的驅(qū)動(dòng)軟件就可以成為通用操作站。2000年開(kāi)始應(yīng)用在INFI-90系統(tǒng)上。如：新西蘭的一家造紙廠，原來(lái)已經(jīng)運(yùn)行有CONDUCT NT，后來(lái)還是改用OPsCon。

通用操作站的功能不僅具備專用操作站的功能，如：繪制動(dòng)態(tài)流程圖、報(bào)警、實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)，DCS參數(shù)調(diào)整、模件診斷、模件編程等。如：OPsCon的工程師站新增的功能在于不僅能給模件編程，還可以讀取模件的編程。通用操作站的出現(xiàn)，給DCS用戶帶來(lái)了以下方便：

（1）不必再為原DCS生產(chǎn)廠家是否倒閉、被兼并。該型產(chǎn)品是否已經(jīng)停產(chǎn)、備件是否能夠找到而操心。

（2）由于通用操作站的適用面廣，相對(duì)生產(chǎn)量大，成本下降，因而可以節(jié)省用戶的經(jīng)費(fèi)。維護(hù)費(fèi)用也比較少。

（3）采用通用系統(tǒng)要比使用各種不同的專用系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單，用戶也可減少人員培訓(xùn)的費(fèi)用。

（4）更新和升級(jí)容易。

（5）開(kāi)放性能好，很容易建立生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)。

因此，通用操作站是DCS的發(fā)展方向

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各類PLC的輸入電路大致相同，通常有三種類型。一種是直流12～24V輸入，另一類是交流100～120V、200～240V輸入，第三類是交直流輸入。外界輸入器件可以是無(wú)源觸點(diǎn)或是有源的傳感器輸入。這些外部器件都要通過(guò)PLC端子與PLC連接，都要形成閉合有源回路，所以必須提供電源。

2.1 無(wú)源開(kāi)關(guān)的接線

FX_2N系列PLC只有直流輸入，且在PLC內(nèi)部，將輸入端與內(nèi)部24V電源正極相連、COM端與負(fù)極連接，參見(jiàn)圖4-3所示。這樣，其無(wú)源的開(kāi)關(guān)類輸入，不用單獨(dú)提供電源。這與其它類PLC有很大區(qū)別，在今后使用其它PLC時(shí)，要注意仔細(xì)閱讀其說(shuō)明書(shū)。

2.2 接近開(kāi)關(guān)的接線

接近開(kāi)關(guān)指本身需要電源驅(qū)動(dòng)，輸出有一定電壓或電流的開(kāi)關(guān)量傳感器。開(kāi)關(guān)量傳感器根據(jù)其原理分有很多種，可用于不同場(chǎng)合的檢測(cè)，但根據(jù)其信號(hào)線可以分成三大類：兩線式、三線式、四線式。其中四線式有可能是同時(shí)提供一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)和一個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)，實(shí)際中只用其中之一；或者是第四根線為傳感器校驗(yàn)線，校驗(yàn)線不會(huì)與PLC輸入端連接的。因此，無(wú)論那種情況都可以參照三線式接線。圖4-4為PLC與傳感器連接的示意圖。

兩線式為一信號(hào)線與電源線。三線式分別為電源正、負(fù)極和信號(hào)線。不同作用的導(dǎo)線用不同顏色表示，這種顏色的定義有不同的定義方法，使用時(shí)參見(jiàn)相關(guān)說(shuō)明書(shū)。圖4-4（b）中所示為一種常見(jiàn)的顏色定義。信號(hào)線為黑色時(shí)為動(dòng)合式；動(dòng)斷式用白色導(dǎo)線。

圖示傳感器為NPN型，是常用的形式。對(duì)于PNP型傳感器與PLC連接，不能照搬這種連接，要參考相應(yīng)的資料。

2.3 旋轉(zhuǎn)編碼器的接線

旋轉(zhuǎn)編碼器可以提供高速脈沖信號(hào)，在數(shù)控機(jī)床及工業(yè)控制中經(jīng)常用到。不同型號(hào)的編碼器輸出的頻率、相數(shù)也不一樣。有的編碼器輸出A、B、C三相脈沖，有的只有兩相脈沖，有的只有一相脈沖（如A相），頻率有100 Hz、200Hz、1k Hz、 2k Hz 等。當(dāng)頻率比較低時(shí)，PLC可以響應(yīng)；頻率高時(shí)，PLC就不能響應(yīng)，此時(shí)，編碼器的輸出信號(hào)要接到特殊功能模塊上，FX_2N-11C如采用FX_2N-11HC高速計(jì)數(shù)模塊。

圖4-5為FX_2N型PLC與OMRON的E6A2-C系列旋轉(zhuǎn)編碼器的接口示意圖。