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PLC的主要结构及其与DCS的区别

PLC的主要结构及其与DCS的区别

PLC的主要结构及其与DCS的区别

雷诚

(江汉大学文理学院,湖北武汉430056)

【摘要】由于工业自动化技术的迅猛发展,可编程控制器PLC在电钻机方面的应用也越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响整个系统的可靠运行。详细介绍了影响PLC的主要结构及功能及它与DCS的区别。

【关键词】PLC;DCS

一、可编程控制器

可编程控制器上个世界六十年代末在美国诞生,他的出现是为了取代继电器。七十年代中期以后,PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器,输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路,此时的PLC已不仅仅只有逻辑判断功能,还具备数据处理、PID调节和数据通信功能。PLC采用循环扫描的工作方式,在PLC中用户程序按先后顺序存放,CPU从第一条指令开始执行程序,直到遇到结束符后又返回第一条,如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。当PLC处于停状态时,只进行内部处理和通信操作服务等内容。

二、P LC的主要结构及其功能

PLC的结构复杂多样,但它们构成的原理基本相同,都是以微处理器为核心的结构。一般都是由中央处理单元、存储器、输入输出单元和编程器等几个部分组成。中央处理单元起着整个PLC的核心总指挥的作用。中央处理器一般由控制电路、运算器和寄存器构成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些:从存储器中读取指令,执行指令,取下一条指令,处理中断;存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器;存放工作数据的存储器称为数据存储器。

常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序,生成用户数据区,存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器,可用锂电池做备用电源。掉电时,可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。输入输出单元(I/O单元)实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器,继电器有交流和直流型,高电压型和低电压型,电压型和电流型;编程器是PLC的最重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器,还可以用编程器检查程序,修改程序,监视PLC的工作状态。除此以外,在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包,即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器,可以直接编制并显示梯形图。

三、P LC和D C S的区别

DCS即分布式控制系统,它是传统的仪表盘监控系统发展演变而来,因此,DCS天生较为侧重仪表的控制。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,故PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。从系统的可扩展性和兼容性的方面来说扩展性和兼容想来讲,PLC系统很少,甚至没有扩展的需求,PLC系统一般针对于设备来使用很少有兼容性的要求,PLC很难使两个或以上的系统要求资源共享,而且PLC都采用专用的网络结构。DCS在发展的过程中自成体系,大多数的DCS系统虽说系统内部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。DCS和PLC的数据库也有区别。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……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。

小体积的PLC将向更专业化的使用角度发展,如功能更加齐全、专业,对应用的环境更有针对性以及很高的可靠性和低廉的成本等等。大体积的PLC与DCS的界线已经慢慢的淡化,有些已完全融和。DCS将向FCS(FieldBusContorlSyestem)现场总线控制系统的方向继续发展。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。

参考文献

[1]廖常初.PLC基础及应用.机械工业出版社,2008(1)

[2]程子华,刘小明.PLC原理及编程实例分析.国防工业出版社,2010(4)

[3凌志浩.DCS与现场总裁控制系统.华东理工大学出版社,2008(9)

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企业导报2010年第12期

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