對(duì)PLC系統(tǒng)新增過(guò)程控制：是機(jī)遇還是挑戰(zhàn)？

自動(dòng)化行業(yè)的歷史已經(jīng)成為工程和技術(shù)的發(fā)展史，但有時(shí)發(fā)展似乎并不能滿足用戶愈來(lái)愈多的需求。新的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、更復(fù)雜的過(guò)程、將數(shù)據(jù)反饋給企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的需求，所有這些要求都可能讓一個(gè)控制工程師崩潰。

PLC讓你滿足了嗎？

　　自動(dòng)化行業(yè)的歷史已經(jīng)成為工程和技術(shù)的發(fā)展史，但有時(shí)發(fā)展似乎并不能滿足用戶愈來(lái)愈多的需求。新的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、更復(fù)雜的過(guò)程、將數(shù)據(jù)反饋給企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的需求，所有這些要求都可能讓一個(gè)控制工程師崩潰。

　　隨著自動(dòng)化應(yīng)用的飛速發(fā)展，不少曾經(jīng)被視為強(qiáng)大和面向未來(lái)的系統(tǒng)已逐漸被淘汰。甚至于一些運(yùn)行多年先進(jìn)的控制系統(tǒng)，仍受著當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)和制造能力所限。

歷史一覽

　　過(guò)去的自動(dòng)化系統(tǒng)一般都是為特定行業(yè)在特定目的下開(kāi)發(fā)的。例如，可編程邏輯控制器（PLC）最初是為取代控制和監(jiān)測(cè)離散機(jī)器及設(shè)備的機(jī)械繼電器而開(kāi)發(fā)，如灌裝廠的開(kāi)關(guān)控制。這些繼電器本質(zhì)上就是開(kāi)關(guān)，或開(kāi)或關(guān)，PLC內(nèi)部的梯形邏輯編程用于模擬原來(lái)繼電器的功能。

　　對(duì)于一個(gè)大量離散應(yīng)用的系統(tǒng)，中心控制器的任務(wù)是系統(tǒng)地讀取所有輸入/輸出（I/O）點(diǎn)的狀態(tài)，處理邏輯，反饋給I/O輸出，并快速地不斷反復(fù)這一流程。PLC速度無(wú)疑很快。

輸入模擬量

　　作為對(duì)比，許多復(fù)雜的過(guò)程如煉油、污水處理往往使用較少的開(kāi)/關(guān)數(shù)字量信號(hào)。這些過(guò)程涉及大量的可變模擬信號(hào)如溫度、壓力、變量泵等。不同類型的系統(tǒng)—集散控制系統(tǒng)（DCS），就是為了適應(yīng)這些應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的。

　　在DCS中，讀、寫(xiě)及邏輯處理都不是集中在中心控制器，而是分散到一些被控裝置附近的小型智能單元中。中心控制器提供集中管理。

　　分布式智能對(duì)于過(guò)程控制是必不可少的，因?yàn)槟�擬信號(hào)和邏輯對(duì)處理能力有更大的需求。例如，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成攝氏溫度涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。一個(gè)單一的控制器無(wú)法處理所有這些模擬任務(wù)；若分工進(jìn)行，即使非常大的系統(tǒng)也能順暢運(yùn)行。

當(dāng)代的挑戰(zhàn)

　　如今的自動(dòng)化應(yīng)用已不再被狹義地界定。離散控制和過(guò)程控制都需要涉及到任務(wù)中。我們可以看到這一趨勢(shì)，大型DCS生產(chǎn)商的新產(chǎn)品中包含混合系統(tǒng)，如Emerson的DeltaV?及ABB的Freelance?。

　　控制工程師花費(fèi)大量的時(shí)間開(kāi)發(fā)和運(yùn)行的離散系統(tǒng)現(xiàn)在可能需要在增加過(guò)程控制。由于PLC系統(tǒng)和DCS架構(gòu)的差異，從PLC方向發(fā)展的混合系統(tǒng)將面臨一些問(wèn)題。

過(guò)程控制的替代

　　對(duì)PLC系統(tǒng)新增過(guò)程控制會(huì)涉及成本、集成、系統(tǒng)性能等問(wèn)題。一個(gè)完整的DCS由于尺寸、費(fèi)用以及系統(tǒng)學(xué)習(xí)的復(fù)雜性很難進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于企業(yè)中中小型的過(guò)程控制，如藥品、食品及飲料行業(yè)或水、污水處理等應(yīng)用，一個(gè)完整的DCS有些浪費(fèi)。

　　使用新的混合系統(tǒng)可能意味著放棄一個(gè)現(xiàn)有的良好運(yùn)行的系統(tǒng)。相反地，將DCS與你的現(xiàn)有系統(tǒng)集成又很困難，因?yàn)檫@些系統(tǒng)是私有的。處于制造和市場(chǎng)的目的，一般這些系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成封閉系統(tǒng)。

　　基于PC的過(guò)程控制是一種可能性，但是操作系統(tǒng)的可靠性和工業(yè)應(yīng)用對(duì)硬件的要求仍存有疑慮。而集成也可能較困難，涉及工程時(shí)間和費(fèi)用問(wèn)題。

　　如何簡(jiǎn)單地使用PLC的過(guò)程控制及離散制造？新的PLC提供模擬量功能，PLC制造商為了滿足過(guò)程控制的需要，最近新增了功能。

　　但是基于PC控制和PLC系統(tǒng)都缺少分布式智能，而這一智能恰恰是DCS的優(yōu)勢(shì)。因此任何大量的模擬量邏輯將減緩掃描次數(shù)，增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，逆向地影響系統(tǒng)能力。對(duì)于模擬量設(shè)備，減少掃描次數(shù)還尚能接受，但對(duì)運(yùn)行數(shù)字量控制的PLC則無(wú)法負(fù)擔(dān)延緩下來(lái)的關(guān)鍵數(shù)字量響應(yīng)時(shí)間。

DCS系統(tǒng)集散控制能源

PLC系統(tǒng)負(fù)荷

　　作為過(guò)程控制的系統(tǒng)，若您必須在PLC系統(tǒng)和分布式智能中做出選擇，但是如何擁有兩者最好的功能呢？若能對(duì)您的PLC系統(tǒng)進(jìn)行增負(fù)荷，您將怎么辦？

　　這里就是方法—對(duì)您的現(xiàn)有PLC系統(tǒng)新增遠(yuǎn)程智能I/O。

EtherNet/IP?通訊協(xié)議

　　如同DCS，PLC也曾是封閉和私有的系統(tǒng)。但是現(xiàn)在許多類似系統(tǒng)—比如Allen-Bradley? 、ControlLogix? 和CompactLogix? PLC—使用一個(gè)由以太網(wǎng)和EtherNet/IP（由A-B和開(kāi)發(fā)的工業(yè)協(xié)議，當(dāng)前已被開(kāi)放設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會(huì)采納支持）組成的常見(jiàn)通訊平臺(tái)。

　　EtherNet/IP的主要優(yōu)勢(shì)在于它提供了一個(gè)在不同產(chǎn)品廠商間廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)通訊通道。因此使用EtherNet/IP協(xié)議的PLC更易于與其他設(shè)備進(jìn)行通訊。這種互用性將給您帶來(lái)更多的選擇。

作為一個(gè)控制工程師能使用支持EtherNet/IP的硬件和軟件如Allen-Bradley CompactLogix、ControlLogix PLC和RSLogix，但是為了特定目的需要選擇其他廠商的I/O。

新選擇

　　PLC系統(tǒng)按種類不包括分布式控制。當(dāng)你深刻意識(shí)到新增模擬I/O時(shí)，你必須為你的過(guò)程I/O增加新的梯形邏輯圖。但是額外的邏輯和I/O點(diǎn)將消耗掉系統(tǒng)開(kāi)銷，增加的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和掃描次數(shù)的降低會(huì)影響整體系統(tǒng)性能。

　　一個(gè)令人激動(dòng)的選擇—EtherNet/IP出現(xiàn)了，它能夠擴(kuò)大帶I/O點(diǎn)的PLC系統(tǒng)。你可以選擇對(duì)PLC系統(tǒng)增加DCS的分布式智能。

　　Opto 22的SNAP I/O?能擴(kuò)大A-B ControlLogix 或CompactLogix系統(tǒng)—或者另一個(gè)使用EtherNet/IP 的PLC系統(tǒng)—只需這么做：提供遠(yuǎn)程智能I/O卸載許多I/O功能，尤其是大部分過(guò)程控制應(yīng)用中涉及遲鈍的模擬信號(hào)處理。遠(yuǎn)程I/O處理類似功能如模擬量梯度設(shè)定、熱電偶線性化、標(biāo)定、PID回路控制，PLC能繼續(xù)正常工作而幾乎不受影響。

無(wú)需編程的方案

　　在PLC系統(tǒng)中，許多遠(yuǎn)程I/O通過(guò)總線耦合進(jìn)行通訊。過(guò)去，在I/O層放入智能處理器意味著購(gòu)買另一個(gè)PLC并使用梯形邏輯或?qū)W習(xí)新的語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行編程。兩者都需要開(kāi)發(fā)時(shí)間和費(fèi)用。

Opto 22的SNAP I/O，其優(yōu)勢(shì)之一也在于無(wú)需編程。所有I/O智能功能內(nèi)置入I/O，其設(shè)備叫做智能處理器。智能處理器提供通訊，如總線耦合，但是同時(shí)也提供自動(dòng)I/O處理。當(dāng)I/O配置完成后，智能處理器馬上開(kāi)始處理。其與A-B PLC兼容的SNAP I/O由ODVA認(rèn)證支持EtherNet/IP協(xié)議。

內(nèi)置遠(yuǎn)程I/O功能

　　在過(guò)程控制應(yīng)用方面，以下SNAP I/O的內(nèi)置模擬量功能尤其有用：

　　PID回路控制（每個(gè)智能處理器擁有多達(dá)96個(gè)回路）

　　最小和最大值

　　模擬量標(biāo)定

　　校準(zhǔn)

　　求和

　　工程單位換算

　　熱電偶線性化

　　溫度轉(zhuǎn)換

　　看門狗定時(shí)

　　輸出鎖存

　　另外，SNAP I/O在相同的I/O地板上提供串口和數(shù)字量功能：

　　多重串行設(shè)備控制（RS 232/485）

　　輸入閉鎖

　　數(shù)字量過(guò)濾

　　積分運(yùn)算

　　高速計(jì)數(shù)

　　看門狗定時(shí)

　　脈沖發(fā)生

　　脈沖測(cè)量

　　時(shí)間比例輸出

　　頻率和時(shí)間測(cè)量

　　在遠(yuǎn)程I/O中新增以上功能，無(wú)需編程也不會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)造成影響，這種能力可以對(duì)您的系統(tǒng)增負(fù)， 并能在新的過(guò)程控制任務(wù)上獲得成功。

選擇OPTO 22公司

SNAP PAC系統(tǒng)的

六大理由

1 簡(jiǎn)單易操作

SNAP PAC系統(tǒng)由四個(gè)部分統(tǒng)一整合而成：軟件、控制器、智能處理器和I/O。系統(tǒng)建立、調(diào)試程序，以及故障維護(hù)都更簡(jiǎn)便，大大減少了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及投入運(yùn)行的時(shí)間。

2 更低的長(zhǎng)期成本

SNAP PAC系統(tǒng)的成本低于許多PLC系統(tǒng)，并且由于軟件是免費(fèi)的，您不需要投入高昂的費(fèi)用，便可投入使用該系統(tǒng)。我們?yōu)槟�提供免費(fèi)的培訓(xùn)以及技術(shù)支持，因此對(duì)于設(shè)備的整個(gè)使用期來(lái)測(cè)試，系統(tǒng)成本會(huì)大幅降低。

3 適用于多類自動(dòng)應(yīng)用的SNAP PAC系統(tǒng)

SNAP PAC系統(tǒng)功能強(qiáng)大。一套系統(tǒng)，便可用于多個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目中，幫助您完成過(guò)程控制、離散自動(dòng)化、能耗管理、數(shù)據(jù)采集，甚至遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。

分布式智能，幫助您隨時(shí)隨地方便地添加I/O。擁有了有線/無(wú)線控制器及I/O，您就可根據(jù)實(shí)際所需，將有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，或者立即實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通訊。

靈活的硬件讓您無(wú)需浪費(fèi)更多的投資，節(jié)省了金錢及時(shí)間。

4 高級(jí)編程工具

SNAP PAC系統(tǒng)的編程方式采用直觀的流程圖，也可運(yùn)用更高級(jí)的腳本語(yǔ)言，或者結(jié)合兩者一起使用。這兩種方法所包括的指令，用于標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程控制以及離散自動(dòng)化的功能塊、浮點(diǎn)型數(shù)字、串行處理、排列、子程序、指針變量等，其他的高級(jí)工具用于復(fù)雜的應(yīng)用。

5 連接到第三方軟件及設(shè)備

SNAP PAC控制器及智能處理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP�？珊�(jiǎn)易地將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并直接從硬件發(fā)送郵件。該系統(tǒng)也可以簡(jiǎn)單地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的設(shè)備、儀器，進(jìn)行通訊。

6 業(yè)界最好的I/O

憑借著業(yè)內(nèi)最佳的保障：多數(shù)SNAP I/O模塊終身保用。每個(gè)模塊出廠前都經(jīng)過(guò)獨(dú)立測(cè)試，而不是抽樣測(cè)試。SNAP PAC系統(tǒng)可以配置從幾個(gè)I/O點(diǎn)到數(shù)千個(gè)I/O點(diǎn)。您可按需，根據(jù)信號(hào)類型，選擇高可靠性的模擬量、數(shù)字量、串口模塊。電壓、電流、交流、直流、熱電偶、RTD、電源檢測(cè)器、RS-232、RS-485、Profibus、運(yùn)動(dòng)控制、應(yīng)變測(cè)試等等，都可與SNAP PAC系統(tǒng)一同連接。

關(guān)于SNAP PAC系統(tǒng)

SNAP PAC系統(tǒng)是Opto 22公司出品，軟硬件集成的系統(tǒng)，用于工業(yè)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用。簡(jiǎn)化了對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)了解、選擇和采購(gòu)的復(fù)雜過(guò)程，SNAP PAC系統(tǒng)由以下四部分組成：

PAC Project 軟件套件－－－－簡(jiǎn)單易用的基于流程圖的編程方式、HMI（人機(jī)界面）、可選的OPC客戶端以及數(shù)據(jù)庫(kù)連接軟件。

SNAP PAC控制器－－－－獨(dú)立式和基于機(jī)架式的工業(yè)控制器；有線/無(wú)線模塊可選。

SNAP PAC智能處理器－－－－智能I/O處理器，用于分布式控制。也可選擇有線/無(wú)線模塊。

SNAP I/O－－－－模擬量、數(shù)字量、串口量、特殊功能I/O模塊，可與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀器、傳感器相連接。所有I/O模塊可交替與標(biāo)準(zhǔn)的以及有線/無(wú)線智能處理器一同工作。

這四個(gè)簡(jiǎn)單，又具有很大靈活性的系統(tǒng)組成部件，可處理任何情況，從最基本的設(shè)備監(jiān)控到完整的工廠自動(dòng)化。

通訊網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議

SNAP PAC系統(tǒng)自帶Ethernet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此您無(wú)需擔(dān)心成本，以及額外添加網(wǎng)絡(luò)通訊卡的麻煩。系統(tǒng)中的分布式I/O可運(yùn)行在以太網(wǎng)或串行網(wǎng)絡(luò)，也可同時(shí)運(yùn)行于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。另外，您可以與大量的串行設(shè)備通訊，例如條形碼閱讀器、RFID閱讀器、串口顯示器、modem等。

由于SNAP PAC系統(tǒng)運(yùn)行于標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet網(wǎng)絡(luò)，可直接與計(jì)算機(jī)、基于Ethernet的設(shè)備相互通訊，使用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議包括TCP/IP、UDP/IP、郵件傳輸協(xié)議SMTP、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系統(tǒng)的EtherNet/IP等。

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