河南工業(yè)大學(xué)過程控制15

河南工業(yè)大學(xué)過程控制15第一頁，共22頁。PLC-SCADA系統(tǒng)監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)多以PLC作為現(xiàn)場控制站，稱為PLC-SCADA系統(tǒng)。PLC-SCADA系統(tǒng)具有和DCS幾乎相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和控制性能。第二頁，共22頁。PLC-SCADA與DCS的區(qū)別

1.起初，PLC是作為繼電邏輯電子設(shè)備對數(shù)字量進(jìn)行控制的；而DCS系統(tǒng)則引入了模擬量控制。隨著系統(tǒng)的發(fā)展，至今兩者都能對數(shù)字量和模擬量進(jìn)行控制。2.一個(gè)DCS系統(tǒng)是由硬件、處理器、I/O模塊、運(yùn)行界面和與之相匹配的應(yīng)用軟件組成的一個(gè)完整系統(tǒng)；PLC-SCADA則將整個(gè)系統(tǒng)分散成不同的部分，各個(gè)部分之間需要進(jìn)行組合和通訊。第三頁，共22頁。PLC-SCADA與DCS的區(qū)別3.DCS系統(tǒng)只有一個(gè)全局的數(shù)據(jù)庫，一旦修改了這個(gè)數(shù)據(jù)庫，它將影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；PLC-SCADA系統(tǒng)至少有兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫，一個(gè)是用于PLC的，另一個(gè)是用在SCADA應(yīng)用程序中的。任何修改都將在所有的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行。

4.PLC-SCADA的硬件、軟件和授權(quán)與DCS系統(tǒng)相比相對便宜。

5.PLC能以毫秒級的速度掃描，其掃描速度由負(fù)載多少和I/O的數(shù)量決定；而DCS則只能以固定的秒級速度掃描。

第四頁，共22頁。PLC-SCADA與DCS的區(qū)別6.起初的DCS是一個(gè)很封閉的系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)是很困難的；而SCADA系統(tǒng)則是基于PC設(shè)計(jì)的，所以它與其它系統(tǒng)的接口是通用的。7.DCS中通訊檢測、系統(tǒng)性能管理和系統(tǒng)報(bào)警都使用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，而在PLC-SCADA中這些功能都需要使用編程來實(shí)現(xiàn)。

8.PLC-SCADA更適用于中小型工程，而DCS系統(tǒng)則適用于大中型工程。第五頁，共22頁。組態(tài)軟件通常，軟件功能由軟件人員編程實(shí)現(xiàn)，其工作量大，通用性差，針對不同對象，都要修改或重新設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件，而且這樣形成的軟件可靠性也較低。其實(shí)，對于不同的對象，系統(tǒng)的可執(zhí)行程序代碼一般是固定不變的，不同的對象只需改變數(shù)據(jù)實(shí)體即可，組態(tài)軟件就提供了這樣一種只需進(jìn)行參數(shù)配置等工作即可生成自己所需應(yīng)用軟件的功能。組態(tài)軟件使從事自動(dòng)控制開發(fā)的技術(shù)人員從復(fù)雜的軟件編程中解放出來，從而可以更加專注于生產(chǎn)過程的控制，同時(shí)也提高了軟件系統(tǒng)的可靠性和代碼效率。第六頁，共22頁。組態(tài)功能硬件配置組態(tài)功能數(shù)據(jù)庫組態(tài)控制回路組態(tài)邏輯控制及批控制組態(tài)控制算法語言組態(tài)顯示畫面組態(tài)報(bào)表生成組態(tài)操作安全保護(hù)組態(tài)第七頁，共22頁。目前流行的通用組態(tài)軟件Intellution公司的iFixSiemens公司的WinCCWanderware公司的Intouch國產(chǎn)組態(tài)王KingView，等第八頁，共22頁。PLC-SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用舉例碎礦過程控制特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量大而且分散；受控設(shè)備多并且存在緊密的聯(lián)鎖關(guān)系；測量和控制參數(shù)多；控制算法較復(fù)雜。采用基于PROFIBUS的PLC-SCADA系統(tǒng)。第九頁，共22頁?，F(xiàn)場總線所謂現(xiàn)場總線(Fieldbus)，是指將現(xiàn)場設(shè)備（如數(shù)字傳感器、變送器、執(zhí)行器等）與工業(yè)過程控制單元、現(xiàn)場操作站等互連而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，具有全數(shù)字化、分散、雙向傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)向現(xiàn)場級發(fā)展的產(chǎn)物。第十頁，共22頁?，F(xiàn)場總線的特點(diǎn)現(xiàn)場總線完整地實(shí)現(xiàn)了控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的集成，特點(diǎn)：現(xiàn)場設(shè)備已成為以微處理器為核心的數(shù)字化設(shè)備，彼此通過傳輸媒體（雙絞線、同軸電纜或光纖）以總線拓?fù)湎噙B；摒棄了DCS中的I/O控制站，將這一級功能分配給通信網(wǎng)絡(luò)完成；分散的功能模塊，便于系統(tǒng)維護(hù)、管理與擴(kuò)展，提高可靠性；開放式互連結(jié)構(gòu)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)相連，也可通過網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與控制級網(wǎng)絡(luò)或管理信息級網(wǎng)絡(luò)相連；互操作性，在遵守同一通信協(xié)議的前提下，可將不同廠家的現(xiàn)場設(shè)備產(chǎn)品統(tǒng)一組態(tài)。第十一頁，共22頁?，F(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)場總線技術(shù)始發(fā)于二十世紀(jì)八十年代，但對該項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)之熱則是近年之舉。歐洲、北美、亞洲的許多國家都投入巨額資金與人力進(jìn)行研究開發(fā)。已經(jīng)形成了各式各樣的企業(yè)、國家、地區(qū)及國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，已出現(xiàn)的現(xiàn)場總線一百多種，其中宣稱為開放型總線的就有40多種。第十二頁，共22頁。現(xiàn)場總線通信協(xié)議基本遵照ISO/OSI參考模型，該模型共有七層，現(xiàn)場總線主要實(shí)現(xiàn)第一層（物理層）、第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）和第七層（應(yīng)用層）的功能。物理層多采用RS485協(xié)議；數(shù)據(jù)鏈路層媒體訪問控制多采用受控訪問（包括輪詢和令牌）協(xié)議。第十三頁，共22頁?，F(xiàn)場總線的通信特點(diǎn)總線是構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)的紐帶，網(wǎng)絡(luò)所傳輸?shù)氖强刂菩畔ⅰ，F(xiàn)場總線是有別于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電視、電話網(wǎng)絡(luò)的另一類網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)：適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境；要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，安全性好；多為短幀傳送；通信的傳輸速率相對較低。第十四頁，共22頁。代表性的現(xiàn)場總線基金會(huì)現(xiàn)場總線FF（FoundationFieldbus）LONWORKSPROFIBUSCANHART（過渡性協(xié)議）MODBUSDEVICENET工業(yè)ETHERNET，等等。第十五頁，共22頁。PROFIBUS總線PROFIBUS主要由PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-DP三部分組成。PROFIBUS-DP是一種高速、經(jīng)濟(jì)的設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場控制器與分散I/O之間的通信；PROFIBUS-PA提供本質(zhì)安全特性，適用于安全性要求較高的場合；PROFIBUS-FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的數(shù)據(jù)交換任務(wù)；使用PROFIBUS技術(shù)公司有SIEMENS、E+H，等等。

第十六頁，共22頁。CAN總線

CAN總線是制造企業(yè)中連接現(xiàn)場設(shè)備（傳感器、執(zhí)行器、控制器等）的串行總線系統(tǒng)。最初由美國通用汽車公司（GM）開發(fā)用于汽車工業(yè)，后日漸增多地出現(xiàn)在制造自動(dòng)化行業(yè)中。

第十七頁，共22頁。LONWORKS總線

LONWORKS是美國ECHLON公司1991年推出的現(xiàn)場總線產(chǎn)品。目前它的使用已遍及世界多個(gè)國家和地區(qū)的工業(yè)、樓字、能源等自動(dòng)化領(lǐng)域。

第十八頁，共22頁。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）第十九頁，共22頁?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)增強(qiáng)了現(xiàn)場級信息集成能力開放式、互操作性、互換性、可集成性系統(tǒng)可靠性高、可維護(hù)性好降低了系統(tǒng)及工程成本第二十頁，共22頁?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展前景FCS是由DCS以及PLC發(fā)展而來，它保留了DCS的特點(diǎn)，或者說FCS吸收了DCS多年開發(fā)研究以及現(xiàn)場實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。FCS正以迅猛的勢頭快速發(fā)展，是目前世界上最新