DCS控制系統(tǒng)培訓(xùn)

控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)(DCS)的基本知識(shí)集散控制系統(tǒng)DCS及其應(yīng)用可編程控制器（PLC）與繼電器線路比較PLC有何優(yōu)勢(shì)集散控制系統(tǒng)(DCS)簡(jiǎn)介DCS，即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來(lái)的。在系統(tǒng)功能方面，DCS和集中式控制系統(tǒng)的區(qū)別不大，但在系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)方法上卻完全不同。首先，DCS的骨架——系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，它是DCS的基礎(chǔ)和核心。由于網(wǎng)絡(luò)對(duì)于DCS整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和擴(kuò)充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)。對(duì)于DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，它必須滿足實(shí)時(shí)性的要求，即在確定的時(shí)間限度內(nèi)完成信息的傳送。這里所說(shuō)的“確定”的時(shí)間限度，是指在無(wú)論何種情況下，信息傳送都能在這個(gè)時(shí)間限度內(nèi)完成，而這個(gè)時(shí)間限度則是根據(jù)被控制過(guò)程的實(shí)時(shí)性要求確定的。因此，衡量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)并不是網(wǎng)絡(luò)的速率，即通常所說(shuō)的每秒比特?cái)?shù)（bps），而是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性，即能在多長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)確保所需信息的傳輸完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還必須非?？煽?，無(wú)論在任何情況下，網(wǎng)絡(luò)通信都不能中斷，因此多數(shù)廠家的DCS均采用雙總線、環(huán)形或雙重星形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了滿足系統(tǒng)擴(kuò)充性的要求，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上可接入的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)比實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量大若干倍。這樣，一方面可以隨時(shí)增加新的節(jié)點(diǎn)，另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于較輕的通信負(fù)荷狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時(shí)可能發(fā)生的，特別是操作員站，這樣，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會(huì)經(jīng)常進(jìn)行，而這種操作絕對(duì)不能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強(qiáng)在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能。其次，這是一種完全對(duì)現(xiàn)場(chǎng)I/O處理并實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制（DOS）功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。一般一套DCS中要設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站，用以分擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個(gè)站點(diǎn)失效造成整個(gè)系統(tǒng)的失效，提高系統(tǒng)可靠性，也可以使各站點(diǎn)分擔(dān)數(shù)據(jù)采集和控制功能，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。DCS的操作員站是處理一切與運(yùn)行操作有關(guān)的人機(jī)界面（HMI-HumanMachineInterface或operatorinterface）功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是DCS的工程師站，它是對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其主要功能是提供對(duì)DCS進(jìn)行組態(tài)，配置工作的工具軟件（即組態(tài)軟件），并在DCS在線運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況，使系統(tǒng)工程師可以通過(guò)工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時(shí)處在最佳的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統(tǒng)不同，所有的DCS都要求有系統(tǒng)組態(tài)功能，可以說(shuō)，沒(méi)有系統(tǒng)組態(tài)功能的系統(tǒng)就不能稱其為DCS。DCS自1975年問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程。在這二十多年中，DCS雖然在系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)上沒(méi)有發(fā)生重大改變，但是經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來(lái)說(shuō)，DCS正在向著更加開(kāi)放，更加標(biāo)準(zhǔn)化，更加產(chǎn)品化的方向發(fā)展。作為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的DCS僅僅是一個(gè)狹義的概念。如果以為DCS只是生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化系統(tǒng)，那就會(huì)引出錯(cuò)誤的結(jié)論，因?yàn)楝F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的含義已被大大擴(kuò)展了，它不僅包括過(guò)去DCS中所包含的各種內(nèi)容，還向下深入到了現(xiàn)場(chǎng)的每臺(tái)測(cè)量設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，向上發(fā)展到了生產(chǎn)管理，企業(yè)經(jīng)營(yíng)的方方面面。傳統(tǒng)意義上的DCS現(xiàn)在僅僅是指生產(chǎn)過(guò)程控

制這一部分的自動(dòng)化，而工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的概念，則應(yīng)定位到企業(yè)全面解決方案，即totalsolution的層次。只有從這個(gè)角度上提出問(wèn)題并解決問(wèn)題，才能使計(jì)算機(jī)自動(dòng)化真正起到其應(yīng)有的作用。

進(jìn)入九十年代以后，計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，更多新的技術(shù)被應(yīng)用到了DCS之中。PLC是一種針對(duì)順序邏輯控制發(fā)展起來(lái)的電子設(shè)備，它主要用于代替不靈活而且笨重的繼電器邏輯?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在進(jìn)入九十年代中期以后發(fā)展十分迅猛，以至于有些人已做出預(yù)測(cè)：基于現(xiàn)場(chǎng)總線的FCS將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角。集散控制系統(tǒng)DCS及其應(yīng)用描述：圖1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)如圖：描述：圖2直接數(shù)字控制DDC1引言在工業(yè)生產(chǎn)中有各種各樣的控制問(wèn)題，其解決程度直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)效益和管理水平。在發(fā)達(dá)國(guó)家由于綜合自動(dòng)化水平高，設(shè)備工藝先進(jìn)，普遍采用了計(jì)算機(jī)控制與管理，生產(chǎn)與管理效益極高，產(chǎn)品質(zhì)量好，成本低，可靠性高等，生產(chǎn)過(guò)程中人為影響因素幾乎沒(méi)有。在我國(guó)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及歷史的原因，盡管近來(lái)發(fā)展很快，但綜合自動(dòng)化程度還是較低，普遍停留在單機(jī)自動(dòng)化水平，操作

者與管理層之間的通信甚至還停留在用電話聯(lián)系的水平，管理時(shí)效性差，管理層難于全面了解控制現(xiàn)場(chǎng)情況，因此大量的有用信息沉淀、流失，形成一個(gè)個(gè)“自動(dòng)化孤島”或“信息孤島”，要發(fā)揮信息在工業(yè)自動(dòng)化中的指導(dǎo)作用，其解決方案之一就是推廣集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用。2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制主要有開(kāi)關(guān)控制和調(diào)節(jié)控制，當(dāng)前大多以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也就是數(shù)字控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，系統(tǒng)中包含有時(shí)間上離散、幅度上量化的數(shù)字信號(hào)e(k)和u(k)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是被控對(duì)象大部分為模擬信號(hào)，而計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，因此兩者之間必須執(zhí)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)這兩

種信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。如果忽略幅值上的量化效應(yīng)，數(shù)字信號(hào)即為離散信號(hào)，因此，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)若不考慮量化問(wèn)題即為采樣控制系統(tǒng)，如果將連續(xù)的控制對(duì)象連同保持器一起進(jìn)行離散化，那么采樣控制系統(tǒng)即簡(jiǎn)化為離散控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)又分為集中式監(jiān)控系統(tǒng)與分布式控制系統(tǒng)。前者計(jì)算機(jī)可能并不直接參與控制，對(duì)被控對(duì)象不會(huì)產(chǎn)生直接的影響，主要任務(wù)是對(duì)大量被控參數(shù)和設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行巡回采樣，數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和整理、數(shù)據(jù)越限報(bào)警以及對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行積累和分析，屬計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)控制是通過(guò)人工來(lái)完成;如果計(jì)算機(jī)直接參與控制過(guò)程，稱為計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC,DirectDigitalControl)，是計(jì)算機(jī)的過(guò)程輸入通過(guò)控制算法得到控制輸出后，以計(jì)算機(jī)取代模擬調(diào)節(jié)器，直接通過(guò)接口控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)施對(duì)現(xiàn)場(chǎng)被控過(guò)程的控制，使被調(diào)量保持在給定值，主要用于較小的回路控制，DDC系統(tǒng)由被控對(duì)象(生產(chǎn)過(guò)程)、檢測(cè)儀表、執(zhí)行裝置和數(shù)字控制調(diào)節(jié)器組成，優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)橛?jì)算機(jī)運(yùn)算能力強(qiáng)，很容易實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制、前饋控制等比較復(fù)雜的控制規(guī)律，其框圖如圖2所示。計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)由一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)來(lái)承擔(dān)，使得系統(tǒng)配置、反應(yīng)速度及系統(tǒng)可靠性等方面都受到很大限制，一般只適用于中小規(guī)模的自動(dòng)化系統(tǒng)。如果設(shè)備量大，地域分布廣，需要進(jìn)行監(jiān)控的數(shù)量多，應(yīng)根據(jù)每種設(shè)備的不同特點(diǎn)，分別采用不同規(guī)律相對(duì)獨(dú)立地控制，并且這種監(jiān)視(管理)與控制之間應(yīng)該保持密切的聯(lián)系，以達(dá)到最優(yōu)的效果，問(wèn)題的解決方案就是采用集散式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。描述：圖3DCS的基本構(gòu)成構(gòu)圖

描述：圖4DCS系統(tǒng)組成框圖

3集散式控制系統(tǒng)DCS(DistributedControlSystem)

集散式控制系統(tǒng)亦稱為分布式控制系統(tǒng)。前已述及，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)劃分，可以分為集中控制和分布式控制，集中控制指由單一的計(jì)算機(jī)完成控制系統(tǒng)的所有功能和對(duì)全部被控對(duì)象實(shí)施控制的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的整體性和協(xié)調(diào)性好，但對(duì)計(jì)算機(jī)的可靠性和安全性要求甚高;而分布式控制系統(tǒng)DCS則以多臺(tái)計(jì)算機(jī)分別承擔(dān)不同的控制功能和處理范圍，

不僅其處理能力大大提高，而且將危及系統(tǒng)安全的因素降低。

傳統(tǒng)意義上的DCS系統(tǒng)的最基本構(gòu)構(gòu)圖式如圖3所示。圖中:C1，C2，……，Cn為控制，f1，f2，……fn為反饋信息。對(duì)DCS系統(tǒng)而言，各控制單元之間沒(méi)有直接信息聯(lián)系，各控制單元有自己的性能指標(biāo)，控制策略和算法，且其性能指標(biāo)和控制算法等由決策單元按一定優(yōu)化準(zhǔn)則調(diào)節(jié)給出。如果圖3中去掉決策單元，就成了分散控制系統(tǒng)(DecentralizedControlSystem)，它并不具備DCS的上述特性。在工程中，DCS系統(tǒng)除完成控制功能，還要實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、管理等其它功能，其系統(tǒng)組成框圖如圖4所示。由圖4可見(jiàn)，DCS系統(tǒng)實(shí)際上是一種分級(jí)遞階結(jié)構(gòu)。各控制器完成過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的控制任務(wù)，根據(jù)控制對(duì)象特性，可以分別情況，采用順序控制，程序控制，模擬量控制等等，其控制策略與控制算法要隨被控對(duì)象與要求而定。數(shù)據(jù)采集器用于

收集控制信息和被控過(guò)程的各種狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)采集任務(wù)不但可由控制器完成，也可由一般儀表和邏輯箱完成?？刂破骱蛿?shù)據(jù)采集器在控制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理后經(jīng)高速數(shù)據(jù)通道送到上級(jí)計(jì)算機(jī)和CRT操作站，CRT操作站是顯示操作裝置，監(jiān)控級(jí)(計(jì)算機(jī))通過(guò)協(xié)調(diào)各控制器的工作，實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)最優(yōu)化。管理級(jí)(計(jì)算機(jī))具有管理功能，又兼具對(duì)監(jiān)控級(jí)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，它具有豐富的信息資源，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象進(jìn)行監(jiān)控，制定計(jì)劃，進(jìn)行成本核算，對(duì)設(shè)備和人員進(jìn)行管理等，以實(shí)現(xiàn)被控過(guò)程的靜態(tài)最優(yōu)化和綜合自動(dòng)化。

描述：圖5DCS結(jié)構(gòu)4.分布式控制系統(tǒng)有以下主要特點(diǎn):(1)采用分級(jí)遞階式控制以微處理器為核心的基本控制器，不但能代替模擬儀表完成常規(guī)的模擬控制，并且能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法控制和程序控制。在基本控制器內(nèi)可采用固化的應(yīng)用軟件，在控制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，減少了信息的傳輸，大大減少了上級(jí)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理量，降低了對(duì)上級(jí)計(jì)算機(jī)的要求，使系統(tǒng)程序應(yīng)用較為簡(jiǎn)單。(2)采用物理上的分散結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了分散控制在現(xiàn)場(chǎng)就地安裝控制器，不僅節(jié)省了輸入輸出電纜的長(zhǎng)度，同時(shí)減少了傳輸信號(hào)的干擾。在功能上各控制器各自為政，各自獨(dú)立完成各自的功能，使系統(tǒng)故障分散，從而使系統(tǒng)可靠性大為提高。(3)具有計(jì)算機(jī)的通訊系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)綜合控制高速數(shù)據(jù)通道的通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各控制器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和管理計(jì)算機(jī)的綜合控制，通過(guò)高速數(shù)據(jù)通道，能把各自為政的控制器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。利用監(jiān)控計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力，能完成高級(jí)復(fù)雜的控制算法，以實(shí)現(xiàn)整體的最優(yōu)化。利用管理計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源和信息資源，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、管理、決策的最優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)控制的最優(yōu)化。(4)可設(shè)置多功能的CRT操作站以實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控與操作CRT是人-機(jī)接口，要CRT操作站可以存取和顯示多種畫(huà)面，用以全面監(jiān)控全部控制過(guò)程變量以及其它參數(shù)，并可直接遠(yuǎn)程操作各控制器，從而實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)視和集中操作。DCS的基本骨架是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，然后是連接在網(wǎng)絡(luò)上的三類節(jié)點(diǎn)—面向被控過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站、面向操作人員的操作站和面向DCS監(jiān)督管理人員的工程師站，見(jiàn)圖5所示。由于DCS的網(wǎng)絡(luò)需要滿足被控過(guò)程的實(shí)時(shí)性要求和分散性原則，因此DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是環(huán)形和總線型，在這兩種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)是平等的，任意二個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信可以直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，而不需要其他節(jié)點(diǎn)的介入，但另一方面，它需要共用傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)傳輸介質(zhì)共享，一種主要解決方法是以令牌來(lái)限定每個(gè)節(jié)點(diǎn)用網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間，另一種方法則是CSMA/CD方式，即載波偵聽(tīng)與碰撞檢測(cè)技術(shù)，但它主要用于更高層的管理?，F(xiàn)場(chǎng)控制站是完成對(duì)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)I/O處理的直接數(shù)字控制器(DDC)，它對(duì)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的過(guò)程量作數(shù)字采集和存貯，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向上傳送，同時(shí)本身也完成局部的閉環(huán)控制與順序控制。操作員站主要功能是為系統(tǒng)的運(yùn)行操作人員提供人機(jī)界面，使操作員了解現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)、各種運(yùn)行參數(shù)的當(dāng)前值、是否出現(xiàn)有異常情況等的報(bào)警顯示，并可作歷史趨勢(shì)、系統(tǒng)狀態(tài)等多種顯示，

通過(guò)操作員鍵盤(pán)執(zhí)行，同時(shí)操作員也可對(duì)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，操作員站的主要設(shè)備是彩色CRT顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器或軌跡球。工程師站用于對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)。

DCS系統(tǒng)采用大系統(tǒng)分級(jí)遞階控制的思想，將產(chǎn)生過(guò)程作水平分解而將功能作垂直分解，生產(chǎn)過(guò)程的控制采用全分散的結(jié)構(gòu)，而生產(chǎn)過(guò)程的信息則全部集中并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用通信網(wǎng)絡(luò)向上傳遞，這種控制分散、信息集中的結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)的危險(xiǎn)分散，提高了可靠性，因此被稱之為集散控制系統(tǒng)。

技術(shù)的發(fā)展促使DCS系統(tǒng)向集成化、開(kāi)放化、智能化方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式的通信系統(tǒng)，與管理信息緊密結(jié)合，向上能與MAP/TOP或Ethernet接口，向下支持現(xiàn)場(chǎng)總線，使得過(guò)程控制中的智能設(shè)備和儀表能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠的實(shí)時(shí)全數(shù)字通信，將成為新一代的DCS。

4DCS的工程實(shí)現(xiàn)

由DCS的結(jié)構(gòu)可知其工程實(shí)現(xiàn)是不困難的，國(guó)外早有現(xiàn)成產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)一些大型企業(yè)如電廠等幾乎都是進(jìn)口的成套系統(tǒng)，可靠性高，但投資大。一般可以自己設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)可以采用工控機(jī)保證高可靠性，管理決策級(jí)采用高檔PC機(jī)，應(yīng)用軟件可根據(jù)工程需要自己編程。特別是一些復(fù)雜控制對(duì)象，其控制算法是沒(méi)有現(xiàn)成控制模塊可以調(diào)用的，應(yīng)在正確策略選取的基

礎(chǔ)上，自己設(shè)計(jì)控制算法。從作者已完成的多個(gè)工程項(xiàng)目看，采用DCS系統(tǒng)克服“孤島”現(xiàn)象后，每個(gè)“自動(dòng)化孤島”在決策級(jí)統(tǒng)一指揮下協(xié)調(diào)地工作，系統(tǒng)的管理(監(jiān)視)功能大大增強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)處于優(yōu)化狀態(tài)，生產(chǎn)效率高，故障少，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作管理人員也相應(yīng)減少了，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。如某鋼鐵企業(yè)有12個(gè)自動(dòng)化水泵站，由于地域分散，泵站間距離有的相距

1km以上，各泵站各自為政，形如“孤島”，計(jì)劃調(diào)度十分不便，本來(lái)水資源供應(yīng)十分充足，但由于是分散控制，造成有的現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重缺水。經(jīng)改造后采用DCS控制方案，很好地解決了水資源的集中調(diào)度與管理問(wèn)題，不僅充分滿足了該企業(yè)的工作及生活用水，而且還解決了周邊地區(qū)居民用水問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益大大提高，管理水平也上了一個(gè)新臺(tái)階，受到用戶歡迎。

5結(jié)束語(yǔ)從圖3可見(jiàn)，各控制單元之間沒(méi)有直接通信聯(lián)系，它們之間是通過(guò)決策單元交換信息取得聯(lián)系的，事實(shí)上DCS只是做到了半分布，測(cè)控層并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)徹底分布，控制依賴于控制站，DCS是半數(shù)字化系統(tǒng)。如采用現(xiàn)場(chǎng)總線，則可構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)，它是一種全數(shù)字、半雙工串行雙向通訊系統(tǒng)，作為一種局域網(wǎng)，用于連接現(xiàn)場(chǎng)智能儀表，其信號(hào)傳輸采用全數(shù)字化，即智能式分布控制系統(tǒng)。智能式

分布控制系統(tǒng)在國(guó)外已有現(xiàn)成產(chǎn)品，如Lonworks等，但因價(jià)格太貴，要普遍大規(guī)模推廣應(yīng)用還有不少困難。因此，推廣應(yīng)用DCS系統(tǒng)，克服“孤島”現(xiàn)象，是有現(xiàn)實(shí)工程價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義的?？删幊炭刂破鳎≒LC）PLC（ProgrammablelogicController）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC下定義：“PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指

令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?.PLC的特點(diǎn)2.1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電5a8路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低,此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合.除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。2.3易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事打開(kāi)了方便之門(mén)。2.4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短,同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序432改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種,小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。2.5體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。3.1開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。3.2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.3運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控1b06世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合.3.4過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。3.5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。3.6通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接接口,通信非常方便。4.PLC的國(guó)內(nèi)外狀況世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能.20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工

程技術(shù)人員使用控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用.程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)

模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期,隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。5.PLC未來(lái)展望21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)

品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看,可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算集散控制系統(tǒng)DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

PLC基礎(chǔ)知識(shí)1.PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出制取裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于這就是第一代可編程序控制器，

稱ProgrammableController(PC）。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController(PLC)。上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力.能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。2.PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定置。3.CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來(lái)，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)率。4.I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào);輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入（DI);輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。開(kāi)關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14b等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或制。5.電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：

（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。6.底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。7.PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備編程設(shè)備：編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。8.PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點(diǎn)說(shuō)法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算

機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信現(xiàn)在主要采用通過(guò)PI）的數(shù)據(jù)通訊、PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則1最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求。2在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便。3保證控制系統(tǒng)安全可靠。4考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)在選擇PLC容量時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有余量。PLC軟件系統(tǒng)及常用編程語(yǔ)言1PLC軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序、診斷程序等，主要用于管程序語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)軟件由PLC廠家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干預(yù)。用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制要求，用PLC的程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序（也就是邏輯控制）用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制。

STEP7是用于SIMATIC可制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，也就是用戶程序，我們就是使用STEP7來(lái)進(jìn)行硬件組態(tài)和邏輯程序編制，以及邏輯程序在線監(jiān)視。2PLC提供的編程語(yǔ)言

2.1標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言也是我們最常用的一種語(yǔ)言，它有以下特點(diǎn)：

2.1.1它是一種圖形語(yǔ)言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線。

2.1.2梯形圖中接點(diǎn)（觸點(diǎn)）只有常開(kāi)和常閉，接點(diǎn)可以是PLC輸入點(diǎn)接的開(kāi)關(guān)也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)計(jì)數(shù)器等的狀態(tài)。2.1.3梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。2.1.4內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。2.1.5PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出戶程序中可以當(dāng)做條件使用。2.2語(yǔ)句表語(yǔ)言，類似于匯編語(yǔ)言。2.3邏輯功能圖語(yǔ)言，沿用半導(dǎo)體邏輯框圖來(lái)表達(dá)，一般一個(gè)運(yùn)算框表示一個(gè)功能左邊畫(huà)輸入、右邊畫(huà)輸出。STEP7程序的使用1創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目就象一個(gè)文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存在于其中，任何時(shí)候你都可以使用。在創(chuàng)之后，所有其他任務(wù)都在這個(gè)項(xiàng)目下執(zhí)行。2組態(tài)一個(gè)站，組態(tài)一個(gè)站就是指定你要使用的可編程控制器，例如S7300、S7400等。3組態(tài)硬件，組態(tài)硬件就是在組態(tài)表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用戶程序中以什么樣的地址來(lái)訪板，地址一般不用修改由程序自動(dòng)生成。模板的特性也可以用參數(shù)進(jìn)行賦值。4組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和通訊連接，通訊的基礎(chǔ)是預(yù)先組態(tài)網(wǎng)絡(luò)，也就是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)滿足你的控制方案的子網(wǎng)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)特

網(wǎng)絡(luò)連接特性以及任何聯(lián)網(wǎng)的站所需要的連接。網(wǎng)絡(luò)地址也是程序自動(dòng)生成如果沒(méi)有更改經(jīng)驗(yàn)一定不要修改。5定義符號(hào)，可以在符號(hào)表中定義局部或共享符號(hào)，在你的用戶程序中用這些更具描述性的符號(hào)名替代絕對(duì)地址命名一般用字母編寫(xiě)不超過(guò)8個(gè)字節(jié)，最好不要使用很長(zhǎng)的漢字進(jìn)行描述，否則對(duì)程序的執(zhí)行有很大的影響。6創(chuàng)建程序，用梯形圖編程語(yǔ)言創(chuàng)建一個(gè)與模板相連結(jié)或與模板無(wú)關(guān)的程序并存儲(chǔ)。創(chuàng)建程序是我們控制工程的之一，一般可以采用線形編程（基于一個(gè)塊內(nèi)，OB1）、分布編程（編寫(xiě)功能塊FB,OB1組織調(diào)用）、結(jié)構(gòu)化編程（編塊）。我們最常采用的是結(jié)構(gòu)化編程和分布編程配合使用，很少采用線形編程。7下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個(gè)用戶程序到可編程控制載程序時(shí)可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P）,RUN-P模式表示，這個(gè)程序?qū)⒁淮蜗螺d一個(gè)塊寫(xiě)一個(gè)舊的CPU程序就可能出現(xiàn)沖突，所以一般在下載前將CPU切換到STOP模式。WINCC程序的使用1簡(jiǎn)介，WINCC是在生產(chǎn)和過(guò)程自動(dòng)化中解決可視化和控制任務(wù)的工業(yè)技術(shù)中性系統(tǒng)。具有控制自動(dòng)化過(guò)程的強(qiáng)大

基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作監(jiān)視系統(tǒng)，它很容易結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的和用戶的程序建立人機(jī)界面精確的滿足生產(chǎn)實(shí)際要求。WINCC本RC版（具有組態(tài)和開(kāi)發(fā)環(huán)境）、RT版（只有運(yùn)行環(huán)境），我們一般使用的是RC版。2WINCC簡(jiǎn)單使用步驟2.1變量管理，首先確定通訊方式安裝驅(qū)動(dòng)程序，然后定義內(nèi)部變量和外部變量，外部變量是受你買的WINCC軟件

的最大授權(quán)64K字節(jié)，內(nèi)部變量沒(méi)有限制。

2.2畫(huà)面生成，進(jìn)入圖形編輯器，圖形編輯器是一種用于創(chuàng)建過(guò)程畫(huà)面的面向矢量的作圖程序。也可以使用包含樣式庫(kù)中的眾多的圖形對(duì)象來(lái)創(chuàng)建復(fù)雜的過(guò)程畫(huà)面。可以通過(guò)動(dòng)作編程將動(dòng)態(tài)添加到單個(gè)圖形對(duì)象上。2.3報(bào)警記錄設(shè)置，報(bào)警記錄提供了顯示和操作選項(xiàng)來(lái)獲取和歸檔結(jié)果?？梢匀我獾剡x擇消息塊、消息級(jí)別、消消息顯示以及報(bào)表。為了在運(yùn)行中顯示消息，可以使用包含在圖形編輯器中的對(duì)象庫(kù)中的報(bào)警控件。2.5報(bào)表組態(tài)，報(bào)表組態(tài)是通過(guò)報(bào)表編輯器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。是為消息、操作、歸檔內(nèi)容和當(dāng)前或已歸檔的數(shù)據(jù)定時(shí)器或檔的集成的報(bào)表系統(tǒng)，可以自由選擇用戶報(bào)表的形式。2.6全局腳本的應(yīng)用，全局腳本就是C語(yǔ)言函數(shù)和動(dòng)作的通稱，根據(jù)不同的類型腳本被用于給對(duì)象組態(tài)動(dòng)作并通過(guò)言編譯器來(lái)處理。全局腳本動(dòng)作用于過(guò)程執(zhí)行的運(yùn)行中。一個(gè)觸發(fā)可以開(kāi)始這些動(dòng)作的執(zhí)行。2.7用戶管理器設(shè)置，用戶管理器用于分配和控制用戶的單個(gè)組態(tài)和運(yùn)行系統(tǒng)編輯器的訪問(wèn)權(quán)限。每建立一個(gè)用戶WINCC功能的訪問(wèn)權(quán)利并獨(dú)立的分配給此用戶。至多可分配999個(gè)不同的授權(quán)。2.8交叉表索引，交叉索引用于為對(duì)象尋找和顯示所有使用處，例如變量、畫(huà)面和函數(shù)等。使用“鏈接”功能可以稱而不會(huì)導(dǎo)致組態(tài)不一致。與繼電器線路比較PLC有何優(yōu)勢(shì)

1.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高

一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比。可篇程序控制器可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。2.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)

可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。3.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。5.編程方法簡(jiǎn)單梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。梯形圖語(yǔ)言實(shí)際上是一種面向用戶的一種高級(jí)語(yǔ)言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語(yǔ)言后再去執(zhí)行。6、維修工作量少，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。7.體積小，能耗低對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的確1/2-1/10。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，可以減少大量費(fèi)用。學(xué)得辛苦，做得舒服。DCS與PLC的區(qū)別1.DCS是一種“分散式控制系統(tǒng)”，硬件上包括現(xiàn)場(chǎng)控制器、操作員站計(jì)算機(jī)、工程師站計(jì)算機(jī)，以及聯(lián)系他們的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；DCS軟件上是一個(gè)整體方案，解決的是一個(gè)系統(tǒng)的所有技術(shù)問(wèn)題，系統(tǒng)各部分之間結(jié)合嚴(yán)密。PLC是一個(gè)裝置，硬件上等同于DCS中的現(xiàn)場(chǎng)控制器；軟件上是一個(gè)局部方案，站與站之間組織松散。2.分析DCS與PLC的區(qū)別，最關(guān)鍵的是兩點(diǎn)，一是DCS是分布式控制，擁有全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)；二是PLC是順序掃描機(jī)制，DCS是以時(shí)間為基準(zhǔn)的控制。我們的系統(tǒng)符合第一點(diǎn)，例如一個(gè)I/O標(biāo)簽的修改，在HMI也可以同步體現(xiàn)。3.DCS系統(tǒng)采用一個(gè)統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境，工程師站（過(guò)程管理層）用于現(xiàn)場(chǎng)控制站的組態(tài)，控制算法的開(kāi)發(fā)以及流程圖畫(huà)面的開(kāi)發(fā)。采用一個(gè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)！而PLC用于過(guò)程控制需要不同的開(kāi)發(fā)環(huán)境，首先要對(duì)PLC(相當(dāng)于DCS的現(xiàn)場(chǎng)控制站層)進(jìn)行邏輯開(kāi)發(fā)，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后再通過(guò)相應(yīng)的上位機(jī)軟件，例如GEFanuc的ProficyHMI/SCADA-iFIX或CIMPLICITYPlantEdition軟件，建立與PLC相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后進(jìn)行流程圖畫(huà)面的開(kāi)發(fā)。DCS開(kāi)發(fā)控制算法采用儀表技術(shù)人員熟悉的風(fēng)格，儀表人員很容易將P&I圖轉(zhuǎn)化成DCS提供的控制算法，而PLC采用梯形圖邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，對(duì)于儀表人員來(lái)說(shuō)相對(duì)困難。尤其是復(fù)雜回路的算法，不如DCS實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便。DCS系統(tǒng)通常提供完整的系統(tǒng)給用戶，包括機(jī)柜，電源，工程師站，操作員站，用戶只需在現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單的安裝。而PLC則需要系統(tǒng)集成。

DCS實(shí)現(xiàn)順序連鎖功能相對(duì)于PLC來(lái)講是弱勢(shì)，且邏輯執(zhí)行速度不如PLC,也不如PLC編程方便。

DCS的現(xiàn)場(chǎng)控制站層‘通常采用集中式控制，盡管支持遠(yuǎn)程分布式I/O,但由于成本原因，很少采用。而PLC基于現(xiàn)場(chǎng)總線的遠(yuǎn)程分布式I/O更靈活易用，能有效的節(jié)省接線成本。4.DCS與PLC在硬件平臺(tái)基本一致，差異在軟件與數(shù)據(jù)平臺(tái)上。PLC比較開(kāi)放，不同廠商的產(chǎn)品互聯(lián)性好。西門(mén)子的PCS7與PLC的開(kāi)發(fā)是獨(dú)立進(jìn)行的，雖然采用了PLC的硬件平臺(tái)，但在系統(tǒng)構(gòu)架、編程組態(tài)方式等都不一樣.

現(xiàn)場(chǎng)總線種類及標(biāo)準(zhǔn)介紹現(xiàn)場(chǎng)總線是用于過(guò)程控制現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室之間的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、開(kāi)放的、雙向的多站數(shù)字通信系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場(chǎng)總線（FIELDBUS）為代表的互聯(lián)規(guī)范，正在迅猛發(fā)展和擴(kuò)大。由于采用現(xiàn)場(chǎng)總線將使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)安裝費(fèi)用減少并且易于維護(hù)；用戶可以自由選擇不同廠商、不同品牌的現(xiàn)場(chǎng)

設(shè)備達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成等一系列的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)正越來(lái)越受到人們的重視。近十幾年由于現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不能建立，現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的種類較多，約有40余種：如德國(guó)西門(mén)子公司Siemens的ProfiBus，法國(guó)的FIP，英國(guó)的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，

CarloGarazzi公司的Dupline，丹麥ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織-基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美國(guó)的DeviceNet與ControlNet等等?，F(xiàn)場(chǎng)總線的種類主要有：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等1、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)包含100多個(gè)成員單位，負(fù)責(zé)制訂一個(gè)綜合IEC/ISA標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線。它的前身是可互操作系統(tǒng)協(xié)議ISP（InterperableSystemProtocol）--基于德國(guó)的

ProfiBis標(biāo)準(zhǔn)，和工廠儀表世界協(xié)議WORLD（WorldFactoryInstrumentationProtocol）--

基于法國(guó)的FIP標(biāo)準(zhǔn)。ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)。

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的開(kāi)放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡(jiǎn)化模型（1，2，7層）。

另外增加了用戶層。2、ProfiBusProfiBus自1984年開(kāi)始研制現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品，現(xiàn)以成為歐洲首屈一指的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，歐洲市場(chǎng)占有率大于40%，廣泛應(yīng)用于加工自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化、發(fā)電與輸配電等領(lǐng)域。1996年6月ProfiBus被采納為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170第二卷。PNO為其用戶組織，核心公司有：Siemens公司，E+H公司，Samson公司，Softing公司等。ProfiBus技術(shù)特性：ProfiBus以ISO7498為基礎(chǔ)，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)OSI（OpenSystemInterconnection）作為參考模型，定義了物理傳輸特性，總線存取協(xié)議和應(yīng)用功能。ProfiBus家族包括ProfiBus-DP，ProfiBus-PA，ProfiBus-FMS。ProfiBus-DP（DecentralizedPeriphery）是一種高速和便宜的通信連接，用于自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散的I/0之間進(jìn)行通信。ProfiBus-FMS（FieldBusMessageSpecification）用來(lái)解決車間級(jí)通用性通信任務(wù)。與LLI（LowerLayerInterface）構(gòu)成應(yīng)用層，F(xiàn)MS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)，LLI協(xié)調(diào)了不同的通信關(guān)系并向FMS提供了不依賴設(shè)備訪問(wèn)數(shù)據(jù)鏈層。ProfiBus-PA（ProcessAutomation）專為過(guò)程自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的，

它可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上。根據(jù)IEC61158-2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，ProfiBus-PA可用雙絞線供電技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的ProfiBus-DP協(xié)議和描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的PA行規(guī)。當(dāng)使用電纜耦合器，ProfiBus-PA裝置能很方便的連接到ProfiBus-DP網(wǎng)絡(luò)。3、WorldFIPWorldFIP協(xié)會(huì)成立于1987年3月，以法國(guó)CEGELEC、SCHNEIDER等公司為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了FIP（工廠儀表協(xié)議）現(xiàn)場(chǎng)總線系列產(chǎn)品。協(xié)會(huì)有100多個(gè)成員，產(chǎn)品在法國(guó)市場(chǎng)占有率大60%，歐洲約25%。產(chǎn)品適用于發(fā)電與輸配電、加工自動(dòng)化、鐵路運(yùn)輸、地鐵和過(guò)程自動(dòng)化等領(lǐng)域。1996年6月WorldFIP被采納為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170。WorldFIP是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，不同系統(tǒng)、不同廠家生產(chǎn)的裝置都可以使用WorldFIP，應(yīng)用結(jié)構(gòu)可以是集中型、分散型和主站-從站型。WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成的系統(tǒng)可分為三級(jí)：過(guò)程級(jí)、控制級(jí)和監(jiān)控級(jí)，這樣用單一的WorldFIP總線就可以滿足過(guò)程控制、工廠制造加工系統(tǒng)和各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需要了。WorldFIP協(xié)議有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層組成。應(yīng)用層定義為兩種：MPS定義和SubMMS定義。MPS是工廠周期/非周期服務(wù)，SubMMS是工廠報(bào)文的子集。物理層的作用能夠確保連接到總線上的裝置間進(jìn)行位信息的傳遞。介質(zhì)是屏蔽雙絞線或光纖。傳輸速度有31.25kb/s，1Mb/s,2.5Mb/s，標(biāo)準(zhǔn)速度是1Mb/s，使用光纖時(shí)最高可達(dá)5Mb/s。WorldFIP的幀有三部分組成，即幀起始定界符（FSS），數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)字段，以及幀結(jié)束定界符。應(yīng)用層服務(wù)有三個(gè)不同的組：BAAS（BusArbitratorApplicationServices），MPS（ManufacturingPeriodical/aPeriodicalServices），SubMMS（SubsetofMessagingServices）。MPS服務(wù)提供給用戶：本地讀/寫(xiě)服務(wù)，遠(yuǎn)方讀/寫(xiě)服務(wù)，參數(shù)傳輸/接收指示，使用信息的刷新等.處理單元通過(guò)WorldFIP的通信裝置（通信數(shù)據(jù)庫(kù)和通信芯片組成）掛到現(xiàn)場(chǎng)總線上。

通信芯片包括通信控制器和線驅(qū)動(dòng)，通信控制器有FIPIU2，F(xiàn)IPCO1，F(xiàn)ULLFIP2，MICROFIP等，線驅(qū)動(dòng)器用于連接電纜（FIELDRIVE，CREOL）或光纖（FIPOPTIC/FIPOPTIC-TS）。通信數(shù)據(jù)庫(kù)用于在通信控制器和用戶應(yīng)用之間建立鏈接。4.ControlNet/DeviveNetControlNet的基礎(chǔ)技術(shù)是在RockwellAutomation企業(yè)于1995年10月公布。1997年7月成立了ControlNetInternational組織Rockwell轉(zhuǎn)讓此項(xiàng)技術(shù)給該組織。組織成員有50多個(gè)如ABBRoboties，Ho