工业PLC控制系统现场总结

　　工业PLC控制系统现场总结

　　现场总线用于工业控制系统，因为现场总线导致控制方式的改变。如今，人们常常提到所谓的“现场总线系统”属于现场总线控制系统（FCS），而FCS已成为一种新一代的工业控制系统，它逐渐融合了SCADA、DCS和PLC技术。

　　一、工业控制技术的发展

　　工业控制技术的重要性不言而喻。控制方式从开环控制到闭环控制，满足了连续过程、离散过程等自动化应用不断变化的技术要求。控制算法越来越复杂，这与计算机技术的引入密不可分，因此离散控制需要输入和输出。

　　众所周知，第三次工业革命最显著的特点是自动化生产方式。最显著的技术是计算机技术在产品生产的设计、制造、工程、质量控制等方面的广泛应用，也是计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、CAE、CAQ等概念。

　　过程控制行业中的传感器和执行器，如石油、天然气、水、化工等，包括电源控制方法，从一开始就集中起来。最需要的是信号传输，最初是气动的。随后，控制器+信号的控制方式促使CCS和SCADA的出现，并对信号线路的连接提出了要求。4-20mA模拟信号传输成为标准。工厂规模的扩大是指生产区的扩大和控制区的要求。生产环境越来越复杂，布线成本越来越高。需要数字通信来代替模拟信号。因此，新的数字传输技术是在4-20双线的基础上发展起来的。这决定了现场总线的基本形式。由于通信的需要，它主要决定了物理层。随着计算机技术向传感器、执行器和智能仪表的发展，它们之间的通信逐渐成为局域网的模型。进一步完善工业过程自动化网络能力体系已成为过程自动化发展的主要趋势之一。首先，集中控制转化为分散控制，DDC逐步演变为DCS。

　　在制造业，特别是在汽车制造业，由于引进了计算机技术，原有的继电器控制方式被PLC控制方式所取代。制造业的循序渐进的特点决定了每个过程或环节都是一个需要PLC控制的控制单元，从而形成一个自动信息岛，需要解决每个控制单元的直接通信问题。所以控制模式是分布式的。每个单元都连接在同一个网络中。许多节点需要正确通信，而不相互冲突。这是局域网中数据链路层的功能。

　　无论是过程控制还是制造控制，不仅如此，作为工厂管理者，由于管理、设计等都已经开始使用计算机技术，那么自顶向下的信息通信同样重要，都需要自顶向下的工厂通信系统架构，使用统一的制造信息传输来实现。n协议满足各链路数据通信的要求，这主要决定了场景。总线应用层的内容。

　　2、网络控制金字塔结构

　　CIM是指自动生产、自动运输物料，从产品设计、制造到质量控制等方面运用计算机技术。随着计算机辅助设计和计算机辅助制造技术的发展，CIM在信息技术、自动化技术和制造技术的基础上，通过计算机技术集成了分散在产品设计和制造过程中的各种独立的自动化子系统，形成了集成化、智能化的制造系统。

　　经过多年的总结，发现层次管理模型是一种有效的管理体系。这种模式被称为金字塔结构，它包括四个标准的金字塔结构：政府、政党、军队和企业。对于工业企业来说，为了实现企业管理、制造控制、产品设计等子系统的集成，各子系统之间必须直接进行通信。根据不同的通信需求，企业的通信结构可以采用层次化的方法划分为多个抽象层。这就是我们经常看到的工业通信系统的金字塔结构。

　　ERP是一个企业管理系统。它通过处理信息来集成业务功能，以优化资源利用率。它在企业级运行并集中业务活动。MES的目标是管理和监控车间的实际生产过程。制造执行系统（MES）是一个动态的信息系统，以确保制造的有效执行。它将ERP系统与实际生产过程的工业控制系统（ICS）连接起来。ICS通过传感器获取过程信息，并通过执行器控制过程。常用的工业控制系统有SCADA、DCS和PLC。

　　所有车间级控制单元都连接到工厂主干网，而底部的机器控制网络相当于一张小地图。

　　三、工业控制系统分类

　　工业控制根据两大工业应用具有不同的特点：能量控制和过程控制。

　　电力系统、天然气和水管道等领域的控制需要不断地采集远程数据。监控与数据采集（SCADA）的使用频率较高，系统一般为开环控制方式；过程控制多采用分布式控制系统（DCS），以满足大型工业连续过程的需要；过程控制采用PLC作为单元控制的继电逻辑控制方式。C控制。

　　3.1 SCADA

　　数据采集与监控系统（SCADA）是一种控制系统架构，采用计算机、网络数据通信和图形用户界面进行先进的过程监控和管理。SCADA系统用于大型地理工业区，如管道、电网、铁路系统，从单个控制中心收集数据，以监控过程并将数据提供给最终用户。它由HMI、MTU、RTU和远程通信介质组成，也可由PLC代替，以达到最佳的功能和更好的成本效益。

　　监控与数据采集软件仅存在于监控层，因为控制动作由RTU或PLC自动执行，现场总线位于现场。图中所示的汽车总线系统是典型的传统SCADA。仪表板显示为上位机，各终端通过CAN总线连接。ABS、定速巡航、自动停车等终端是SCADA的RTU和下一级的控制系统。统一。

　　3.2DCS

　　分布式控制系统（DCS）是一种用于过程控制或制造领域的计算机控制系统，其中控制元件（控制器）分布在整个系统中。在分布式控制系统中，控制器级通过通信网络连接。DCS通常使用定制的处理器作为控制器，并使用专有的互连或标准协议进行通信。处理器从输入模块接收信息，处理信息并决定输出模块要执行的控制操作。输入模块从过程（或现场）中的传感器接收信息，输出模块向最终控制元件（如控制阀）发送指令。输入和输出可以是4-20mA模拟信号或数字信号。DCS系统通常还支持FF、PROFIBUS、HART、Modbus、PC-Link等现场总线，它不仅传输输入和输出信号，还传输错误诊断信息。

　　正如提到的SCADA和DCS，控制室出现在大多数地图上，因此工程师很难区分它们。该表简要描述了这些差异。3.3PLC

　　但在以时序逻辑为需求的工业中，应用最广泛的是PLC（可编程逻辑控制器），它是从继电器和定时器发展而来的。以前的控制器很难配置和查找故障，PLC控制使信号通过电子显示器连接到中央控制区域。PLC首先为汽车工业开发汽车生产线，其中顺序逻辑变得非常复杂，然后是印刷机和水处理厂。

　　PLC可大可小，小如砖，处理器集成在外壳上，数十个点，多达数千个点，安装在机架上，并与其它PLC和SCADA相连。它们可以设计成数字和模拟输入和输出（I\/O），具有多种布局、扩展的温度范围、抗电噪声、振动和冲击，控制程序通常存储在非易失性存储器中。

　　PLC诞生于美国汽车工业。汽车制造控制系统采用逻辑顺序和安全联锁。它主要由继电器、凸轮定时器、转鼓定序器和专用闭环控制器组成。由于这些设备可能有数百甚至数千台，因此每年更新此类设备进行模型转换的过程既耗时又昂贵，因为电工需要单独重新连接继电器以改变其工作特性。

　　4总结

　　事实上，一切都是以需求为导向的。为了解决工业控制日益增长的需求与落后的控制模式之间的矛盾，产生了不同的工业控制系统。现场总线的发展可以更好地满足不同控制方式对连接、拓扑、通信距离和应用的要求。监控与数据采集系统（SCADA）于20世纪60年代初引入，随后出现了分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）。过去，SCADA更像是DCS的上层软件。SCADA主要集中在监控、DCS控制、PLC是一种装置。

　　如今，由于技术的不断发展，这些系统在结构和功能上的差异越来越小。如何快速澄清工业控制系统中DCS、PLC、SCADA、FCS、PAC和RTU之间的区别？

　　RTU不具有控制功能，但只是SCADA的一部分，首先执行。

　　未来作战系统是一个使用现场总线的分布式控制系统，而PAC是一个更强大的可编程逻辑控制器，可以说是一个升级版本。