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发布:2022-11-14 21:46,更新:2023-10-26 04:00

工业控制技术简介 

一、发展历程过程控制技术、自动化仪表工业技术和计算机网络技术这三大领域技术发展历程。1、70年代初,工业控制计算机开始应用于过程控制。2、集散型(TDC)、分散型(DCS)相继进入工控领域,解决了工控机集中控制所带来的潜在危险。DCS的优点:能够解决一些复杂的控制,组态比较方便,通信网络可以连接到各个操作站、控制站,可以交换数据,给一些大工厂的生产带来了许多方便。DCS的缺点:DCS系统的总体价格偏高。原因:DCS经常采用自行开发的操作站,其量小、维修困难, 而且软件不开放。3、80年代,明确了工控机的系列,其中包括:DJK工控机、DJK/F分散型控制系统、DJK/M工业控制功能模板、DJK/S数控和可编程系列以及DJK/C工业自动测试系统。(1)中、小企业原先采用的是模拟仪表,其中部分企业在技术改造中选用了小型DCS。(2)基于PCI总线的工控机功能很强,软件丰富、界面友好、联网容易,既降低了成本,又方便了用户,*可以取代那些专用操作站。(3)新一代的PLC具有PID的调节功能,它就不仅仅应用于开关量控制方面,同时进入流程工业的模拟量领域,在某些产业,如冶金、建材、造纸业很有市场。但PLC只是作为现场控制用部件,而工控机则比较方便地成为这一系统的显示操作部分。(4)EIC(或CIE)是电气、仪表、计算机(更多的是工控机)的集成化。在这三者中,发展快的是工控机。EIC是90年代初兴起的,有的企业已将电气、仪表和工控机统一调度管理了。从大的方面来说,是发挥各自的优势,从小方面分析,则是CPU向电气、仪表的渗透。所以,在EIC的集成中,工控机的作用也是显而易见的。过程控制技术的发展:由分立设备发展到共享设备过程控制技术从控制手段(工具)来分,经历了四个发展阶段。人工控制阶段;模拟仪表控制系统阶段(50年代开始);计算机集中监督控制系统阶段(60年代开始);分散控制系统(DCS)阶段(70年代中期开始)。过程控制技术发展到DCS这一阶段,是一次革命,但存在一些问题有待解决, 如:系统的开放性:要解决不同厂家软、硬件产品可集成为一个DCS系统的问题,关键是采用通用的软、硬件产品。系统向上与企业管理信息系统的连接:要采用计算机网络的通用技术开发接口。系统与现场仪表的通信:要*解决设备共享问题。现场仪表仍然是分立设备,它的信息仍未与其他设备共享。这大大制约了DCS功能的进一步发挥,影响到综合自动化系统的完整性与可靠性。自动化仪表工业技术的发展:由模拟仪表发展到智能仪表模拟仪表,传输信号是标准模拟信号。之后在控制室仪表上应用了微处理器,诞生了应用可编程单、多回路调节器等数字/模拟技术的仪表。这些仪表功能强,使用灵活,使用串行数字通信接口与计算机通信,但它与其他仪表的接口仍然是标准模拟信号,因为现场仪表还是使用模拟信号传输。1983年,美国霍尼威尔公司*推出智能化现场仪表——Smart变送器。智能化现场仪表,或叫“微机化的仪表",能适应被测参数的变化,在线联机改变量程, 自动检测自身工作状态并传递信息,以进行异常处理,自动进行指标判断与分选以及进行逻辑操作、定量控制与程序控制,实现多参数测量,进行数字信号处理等。为解决当前现场智能仪表与DCS的通信问题,使用了折衷的办法,即在4~20mA模拟通信线路上,叠加上双向数字通信信号,实现混合式通信。4~20mA信号表征参数值,而量程及零点调整、工程量转换、运行方式的改变以及故障诊断则通过数字通信完成。但它没有解决一对一的布线问题,传输速率低,也不能使智能化现场仪表的优越功能充分发挥,更无法实现智能化仪表之间的信息交换与运作。因此,智能化仪表的出现,迫使人们必须解决它的通信问题。计算机网络技术的发展:管理与控制信息网络技术发展到现场级网络技术实现企业综合自动化系统的物质基础是计算机网络系统,人们靠计算机网络,把企业中分散、独立的部门、机构、各种设备、自动化孤岛连接在一起。综合自动化系统计算机网络的典型模式是三层结构。高层是工厂级网络 连接财会、管理部门计算机和终端以及CAD/CAM工作站,实现工厂级全面管理以及工程设计的信息交换。中间层是车间级网络 实现对生产过程的监控、管理、故障诊断以及过程控制。底层网络 是把现场变送器、传感器、执行器、阀门等联网,实现底层设备之间信息的交换和向上传达,以及接受上层的指令,还要承担向现场设备供电以及防爆功能。这一层网络的建立将实现基本控制任务自中间层向下迁移,也即控制任务下载,实现就地控制。由于这一层网络连接的设备及其任务有别于高层与中层,又是在生产现场连接,因此,它的通信协议与上两层应有很大的不同,不能套用上两层已较成熟的协议,而应要结合它的特点,制定新的标准,使计算机网络向现场底层仪表及执行器延伸,为实现完整的综合自动化系统打下基础。三大技术的结合出现了:现场总线-控制网络二、工控软件1、实时、多任务操作系统:QNX的联网功能非常突出;Intel的RFW,它可以在PC机上运行,有实时功能,与Windows之间十分友好;2、工控软件要重视四点:实时性、可靠性;基于Windows;尽可能汉化、易学好懂;模块化、标准化。3、SoftPLC SoftPLC是运行在工业PC上的一个实时多任务控制内核,它既有所有“硬"PLC的特性, 又具有自己的特性,即开放结构系统。SoftPLC是SoftPLC公司的产品,该公司原名Tele-Denken。SoftPLC就是“软"PLC,是一种基于PC的开放结构的控制软件,它能将工业PC转化为像PLC一样的处理控制器。SoftPLC将计算机的数据处理、数据计算和联网能力与PID控制、离散控制和模拟控制等有机地结合起来,通过一个多任务控制内核,提供强大的指令集、快速而确定的扫描周期、可靠的操作和一个开放的结构,以连接各种I/O系统和网络。SoftPLC从DOS装入,然后在计算机内存中转入多任务控制内核运行。它可以固化在EPROM或Flash电子盘上,也可以装在硬/软盘或网络上。SoftPLC除了传统的梯形图编程外,还可以用C/C++和Java编程,它也是先将Internet技术用于工业应用的。可以将其建成一个FTP服务器,这样用户就可以实现远程诊断、编程、纠错、下载、上行等功能。SoftPLC的要点如下:可运行在大多数计算机平台上(386、486、奔腾), 独立于硬件总线(如ISA、PCI 、VME、PC104、STD)。支持I/O点多达8192点,包括数字、模拟和特殊I/O点, 可选择的I/O硬件商有All en-Bradley、GE Fanuc、DeviceNet、Profibus、MTL8000等。超过1M的用户逻辑/数据表容量。支持梯形逻辑、C/C++和Java编程。支持在线运行模式,可在线程序修改和I/O强制。32个通信通道,可连接32个不同的PLC或设备。控制和可靠的操作。用TOPDOC编程、文档生成和在线调试。可输入/转换A-B PLC、PLC 2、PLC 5或SLC-500的程序。为什么要用PC来替代PLC作控制?可以自己选择控制器、I/O和网络;可以用PC技术来提高控制系统的性价比;可以扩充指令集;可以很容易也很便宜地集成到强大的PC网络中去。由于采用了电子盘代替硬/软盘,PC的平均*时间达到甚至超过了PLC;由于采用了开放硬件结构,系统成本大大降低;由于采用了与PLC一样的梯形图编程,不需要重新培训工厂的技术人员及其系统集成工程师。SoftPLC有确定的扫描周期、实时控制和可靠的操作。SoftPLC并不是一个DOS应用,它是一个32位的、实时多任务的操作系统或核心。一旦SoftPLC被装入内存,它就始终控制着CPU。这就决定了SoftPLC非常可靠,并且具有所有硬PLC一样的特征,如有确定的扫描周期,能保护出错等。


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