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PLC還是DCS 企業(yè)該如何選擇控制系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)
在可編程邏輯控制器(PLC)和分布式控制系統(tǒng)(DCS)之間如何抉擇，要取決于具體的項(xiàng)目和工廠類型。因?yàn)閼?yīng)用場合不同，對控制系統(tǒng)的要求也各不相同。
自動(dòng)化項(xiàng)目要想成功，首先需要自動(dòng)化工程師、設(shè)計(jì)工程師一起評估應(yīng)用需求，然后選擇較有效的控制系統(tǒng)平臺(tái)。這些決定將會(huì)對工廠的經(jīng)營業(yè)績帶來長遠(yuǎn)的影響，在某些情況下，影響可長達(dá)25年甚至更多。大多數(shù)控制系統(tǒng)的決策，可歸結(jié)為選擇可編程邏輯控制器(PLC)或分布式控制系統(tǒng)(DCS)。有時(shí)，某種選擇非常適合于一個(gè)工廠，而在另外一種情況下，它可能就不適用了。在選擇控制系統(tǒng)時(shí)考慮的因素越多，就越有助于實(shí)現(xiàn)短期和*目標(biāo)。
控制系統(tǒng)平臺(tái)，對自動(dòng)化系統(tǒng)滿足優(yōu)化生產(chǎn)、維持可用性和獲取數(shù)據(jù)等需求的方式，會(huì)有一定的影響。在選擇控制系統(tǒng)方面缺乏遠(yuǎn)見，也可能會(huì)影響未來的擴(kuò)展、流程優(yōu)化、用戶滿意度和公司利潤。
除了一些基本準(zhǔn)則之外(比如如何控制過程)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還必須考慮安裝、可擴(kuò)展性、維護(hù)、保養(yǎng)等方面的各種因素。
目前，雖然對小設(shè)備來講，PLC系統(tǒng)可能是較劃算的，但DCS系統(tǒng)則提供了更具經(jīng)濟(jì)性的可擴(kuò)展能力，更可能獲得較高的初始投資回報(bào)。
PLC是一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，用于控制生產(chǎn)制造過程，如機(jī)器人、高速包裝、裝瓶和運(yùn)動(dòng)控制等。在過去20年里，PLC增添了更多的功能，為小型工廠和裝置創(chuàng)造了更多的效益。PLC通常是單機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，但也可以與其它系統(tǒng)集成，經(jīng)由通信來實(shí)現(xiàn)彼此之間的連接。由于每個(gè)PLC都有自己的數(shù)據(jù)庫，因此集成需要控制器之間某種程度的映射。這使PLC特別適用于那些對擴(kuò)展沒有太大需求的小型應(yīng)用程序。
DCS系統(tǒng)則將控制器分散在自動(dòng)化系統(tǒng)中，并提供通用的接口、*的控制、系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)庫以及易于共享的信息。傳統(tǒng)上，DCS主要應(yīng)用于過程工藝和比較大的工廠，在整個(gè)工廠的生命周期中，大型系統(tǒng)應(yīng)用程序更容易維護(hù)。

PLC和DCS系統(tǒng)一般分別適用于離散和過程生產(chǎn)制造。使用PLC系統(tǒng)的離散生產(chǎn)制造設(shè)施，一般由單獨(dú)的生產(chǎn)裝置組成，主要用于完成部件的組裝，例如打標(biāo)簽、填充或研磨等。過程制造設(shè)施，通常使用自動(dòng)化系統(tǒng)，以連續(xù)和批處理的方式按照配方而不是按件生產(chǎn)。大型連續(xù)加工設(shè)備，如煉油廠和化工廠，都使用DCS自動(dòng)化系統(tǒng)。混合應(yīng)用通常同時(shí)使用PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)。為某個(gè)應(yīng)用選擇控制器，需要考慮過程的規(guī)模、可擴(kuò)展性和未來的更新計(jì)劃、集成需求、功能、高可用性以及工廠設(shè)施整個(gè)生命周期的投資回報(bào)等等諸多因素。
過程規(guī)模：需要多少輸入/輸出(I/O)點(diǎn)？小系統(tǒng)(<300個(gè)I/O點(diǎn))可能預(yù)算較少，因此用PLC系統(tǒng)更適合。想要將DCS系統(tǒng)應(yīng)用到較小的項(xiàng)目上，其實(shí)并不容易，相反，它在大工廠應(yīng)用中更能發(fā)揮其功能。由于擁有全局?jǐn)?shù)據(jù)庫，DCS系統(tǒng)更易于管理和升級(jí)，任何變更都是全局性的。
升級(jí)計(jì)劃：規(guī)模較小的工業(yè)過程可以適用PLC系統(tǒng)，但如果該過程需要擴(kuò)展或升級(jí)，則需要增加更多的PLC硬件和數(shù)據(jù)庫，并且需要進(jìn)行單獨(dú)維護(hù)。這是一個(gè)耗時(shí)、費(fèi)力的過程，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。DCS系統(tǒng)更容易升級(jí)，比如可以從*集線器對用戶受信進(jìn)行管理，因此就更易于保養(yǎng)和維護(hù)。
集成需求：對于單機(jī)裝置，PLC系統(tǒng)是理想選擇。當(dāng)工廠配置多個(gè)PLC系統(tǒng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生相互連接的要求。這一般很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥ǔＰ枰猛ㄐ艆f(xié)議對數(shù)據(jù)進(jìn)行映射。集成當(dāng)然沒有問題，但當(dāng)有變更需求時(shí)，那用戶的麻煩就來了：一旦某個(gè)PLC系統(tǒng)做了變更，就可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)PLC不能正常通訊，這是因?yàn)閿?shù)據(jù)映射受到影響的緣故。對DCS系統(tǒng)而言，則根本不需要映射，配置變更只是一個(gè)簡單的過程；控制器是系統(tǒng)自帶的。
功能需求：某些行業(yè)和設(shè)施需要?dú)v史數(shù)據(jù)庫、流線型的報(bào)警管理、以及配置通用用戶接口的*控制室。有些則需要制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的集成、*的控制和資產(chǎn)管理。DCS系統(tǒng)內(nèi)置這些應(yīng)用，使其很容易被添加到自動(dòng)化工程應(yīng)用中，而無需增加獨(dú)立的服務(wù)器，也不會(huì)增加集成成本。從這方面講，DCS系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更高，而且可以提高生產(chǎn)力，降低風(fēng)險(xiǎn)。
生命周期投資回報(bào)率：設(shè)施的需求，因行業(yè)而異。對于規(guī)模較小的工藝工程，沒有擴(kuò)展需求，也不需要與其它工藝過程區(qū)域集成，因此PLC系統(tǒng)具有較好的投資回報(bào)率。DCS系統(tǒng)可能具有較高的安裝成本，但從全生命周期來看，DCS系統(tǒng)所帶來的產(chǎn)量增加和安全效益，會(huì)抵消一部分成本。
平衡短期需求與*愿景，對操作確定性和改善工廠運(yùn)行、維護(hù)非常關(guān)鍵。

PLC怎么節(jié)省輸入輸出點(diǎn)數(shù)
PLC
一般以為，輸入點(diǎn)數(shù)是按體系輸入信號(hào)的數(shù)量來斷定的。但在實(shí)踐運(yùn)用中，經(jīng)過以下辦法能夠到達(dá)節(jié)省PLC輸入點(diǎn)數(shù)的目的，下面以FX1N系列PLC來介紹。
(1)組合輸入，關(guān)于不會(huì)一起接通的輸入信號(hào)，可采用組合編碼的方式輸入。如圖，三個(gè)輸入信號(hào)SB0~SB2只占用兩個(gè)輸入點(diǎn)。
PLC
(2)分組輸入，如下圖，體系有“手動(dòng)”和“主動(dòng)”兩種工作方式。用X0來辨認(rèn)運(yùn)用“主動(dòng)”還是“手動(dòng)”操作信號(hào)，“手動(dòng)”時(shí)輸入信號(hào)為SB0~SB3，假如按正常的設(shè)計(jì)思路，那么需求X0~X7總共8個(gè)輸入點(diǎn)，若按下圖的辦法實(shí)踐，則只需求X1~X4總共4個(gè)輸入點(diǎn)。圖中的二極管用來切斷寄生電路。假如圖中沒有二極管，體系處于主動(dòng)狀態(tài)，SB0、SB1、S0閉合S1斷開，這時(shí)電流從com端子流出，經(jīng)SB0、SB1、S0形成寄生賄賂流入X0端子，使輸入位X2過錯(cuò)的變?yōu)閛n。各開關(guān)串聯(lián)了二極管后，切斷了寄生回路，避免了過錯(cuò)的發(fā)生。可是用應(yīng)考慮輸入信號(hào)強(qiáng)弱。
PLC
(3)矩陣輸入
下圖所示為4*4矩陣輸入電路，它運(yùn)用PLC的四個(gè)輸入點(diǎn)X0~X3來完成16個(gè)輸入點(diǎn)的功用，特別適合plc輸出點(diǎn)多而輸入點(diǎn)不行的場合。當(dāng)Y0導(dǎo)通時(shí)，X0~X3承受的是Q1~Q4送來的輸入信號(hào)；當(dāng)Y1導(dǎo)通時(shí)，X0~X3承受的是Q5~Q8送來的輸入信號(hào)；當(dāng)Y2導(dǎo)通時(shí)，X0~X3承受的是Q9~Q12送來的輸入信號(hào)；當(dāng)Y3導(dǎo)通時(shí)，X0~X3承受的是Q13~Q16送來的輸入信號(hào)。將Y0的常開點(diǎn)與X0~X3串聯(lián)結(jié)束輸入信號(hào)Q1~Q4，將Y1的常開點(diǎn)與X0~X3串聯(lián)信號(hào)為Q5~Q8，后邊以此類推。
運(yùn)用時(shí)應(yīng)注意的是除依照上圖進(jìn)行接線外，還需求對應(yīng)的軟件來合作，以完成Y0~Y3的輪番導(dǎo)通；一起還要確保輸入信號(hào)的寬度應(yīng)大于Y0~Y3的輪番導(dǎo)通一遍的時(shí)刻，否則或許丟失輸入信號(hào)。缺陷是使輸入信號(hào)的采樣頻率降低為原來的三分之一，而且輸出點(diǎn)Y0~Y3不能再運(yùn)用
(4)輸入設(shè)備多功用化
在傳統(tǒng)的繼電器操控體系中，一個(gè)主令(按鈕、開關(guān)等)只發(fā)生一種功用信號(hào)。在plc體系操控中體系中，一個(gè)輸入設(shè)備在不同的條件下可發(fā)生不同的信號(hào)，入一個(gè)按鈕即可用來發(fā)生發(fā)動(dòng)信號(hào)，又可用來發(fā)生中止信號(hào)。如圖，只用一個(gè)按鈕經(jīng)過X0去操控Y0的通與斷，即*次接通X0時(shí)Y0通，再次接通X0時(shí)Y0斷。
PLC
(5)出入觸點(diǎn)的兼并，將某些功用相同的開關(guān)量輸入設(shè)備兼并輸入(常閉觸點(diǎn)串聯(lián)輸入、常開觸點(diǎn)并聯(lián)輸入)。一些維護(hù)電腦的報(bào)警電路常常采用該辦法。
假如是外部某些輸入信號(hào)總是以某種“或與非”組合的全體方式出現(xiàn)在梯形圖中，能夠?qū)⑺鼈儗?yīng)的某些觸點(diǎn)在可編程操控器外部串聯(lián)后作為一個(gè)全體輸入可編程操控器，只占可編程操控器的一個(gè)輸入點(diǎn)。
例如某負(fù)載可在多處發(fā)動(dòng)和中止，能夠?qū)⒍鄠€(gè)發(fā)動(dòng)信號(hào)并聯(lián)，將多個(gè)中止信號(hào)串聯(lián)，別離送給plc的兩個(gè)輸入點(diǎn)，如圖，與每一個(gè)發(fā)動(dòng)和中止信號(hào)占用同一個(gè)輸入點(diǎn)的辦法相比，還簡化了梯形圖電路。
PLC

PLC輸出操控法一，原理同矩陣輸入，將輸出點(diǎn)做成4*4或許5*5即為16或許25個(gè)點(diǎn)的輸出點(diǎn)
命名Y0~Y7別離為a0a1a2a3a4a5a6a7
咱們擺放4*4=16個(gè)輸出點(diǎn)
a0a4a0a5a0a6a0a7a1a4a1a5a1a6a1a7，a2a4a2a5a2a6a2a7a3a4a3a5a3a6a3a7
在接線中，咱們依照上面擺放依次穿起來
在plc程序中，當(dāng)a0a4一起on時(shí)，*組開關(guān)得電
當(dāng)a0a5a一起on時(shí)，第二組得電
注意事項(xiàng)，當(dāng)有多個(gè)點(diǎn)一起輸出時(shí)，咱們要掃除一起得電的某個(gè)點(diǎn)，三個(gè)點(diǎn)任意組合或許會(huì)有重復(fù)
如：一起4個(gè)點(diǎn)輸出，咱們就盡量運(yùn)用*組
優(yōu)勢：能夠由小點(diǎn)數(shù)得到多個(gè)點(diǎn)，缺乏：程序和接線稍雜亂。

廣義上的plc程序由三部分構(gòu)成：用戶程序、數(shù)據(jù)塊和參數(shù)塊。

    (1)用戶程序

    用戶程序是必選項(xiàng)。用戶程序在存儲(chǔ)器空間中也稱為組織塊(OB)，它處于層次，可以管理其他塊，可采用各種語言（如STL、LAD或FBD等）來編制。不同機(jī)型的CPU，其程序空間容量也不同。用戶程序的結(jié)構(gòu)比較簡單，一個(gè)完整的用戶控制程序應(yīng)當(dāng)包含一個(gè)主程序(OB1)、若干個(gè)子程序和若干個(gè)中斷程序三大部分。不同的編程設(shè)備，對各程序塊的安排方法也不同。其程序結(jié)構(gòu)如圖所示。

    PLC程序結(jié)構(gòu)

    ①主程序(0Bl)：是用戶程序的主體。CPU在每個(gè)掃描周期都要執(zhí)行一次主程序指令。

    ②子程序：是程序的可選部分，只有當(dāng)主程序調(diào)用時(shí)，才能夠執(zhí)行。合理使用子程序，可以優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，減少掃描時(shí)間。

    ③中斷程序：是程序的可選部分，只有當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)，才能夠執(zhí)行。中斷程序可在掃描周期的任意點(diǎn)執(zhí)行。

    (2)數(shù)據(jù)塊

    數(shù)據(jù)塊(DB)為可選部分，它主要存放控制程序運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)塊中允許的數(shù)據(jù)類型為：①布爾型、表示編程元件的狀態(tài)；②二進(jìn)制、十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)；③字母、數(shù)字和字符型。

    (3)參數(shù)塊

    參數(shù)塊也是可選部分，它存放的是CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)，如果在編程軟件和其他編程工具上未進(jìn)行CPU的組態(tài)，則系統(tǒng)以默認(rèn)值進(jìn)行自動(dòng)配置。

    組態(tài)(ConFIGURING)的含義：ConFIGURING-般被翻譯為組態(tài)。在自動(dòng)化領(lǐng)域中有一個(gè)趨勢就是系統(tǒng)的模塊化，即由帶有智能功能技術(shù)模塊組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，對這些模塊預(yù)先的初始化、編程就是組態(tài)。

  一、編程理念不同

    三菱plc是日系品牌，編程直觀易懂，學(xué)習(xí)起來會(huì)比較輕松，但指令較多。而西門子plc是德國品牌，指令比較抽象，學(xué)習(xí)難度較大，但指令較少，所以學(xué)習(xí)三菱和學(xué)習(xí)西門子的周期是一樣的。

    個(gè)人認(rèn)為三菱(日系的中品牌)PLC的軟件至少落后西門子5年以上，大中型的暫且不說，就拿三菱比較有優(yōu)勢的小型機(jī)FX系列和西門子S7-200系列相比，西門子有如下優(yōu)勢：

    1、三菱的編程軟件從早期的FXGPWIN到近期的GX8.0(我所知道新的)，和所有的日系品牌一樣，該軟件的編程思路是自上而下的單一縱向結(jié)構(gòu)，而西門子的MicroWIN則是縱向和橫向兼?zhèn)涞慕Y(jié)構(gòu)，而且子程序支持局部變量，相同的功能只需要編一次程序即可，大大減少了開發(fā)難度和時(shí)間。

    2、S7-200一直以來支持強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算，編程軟件直接支持小數(shù)點(diǎn)輸入輸出，而三菱直至近年推出的FX3U系列才有此種功能，以前的FX2N系列的浮點(diǎn)功能都是假的。

    3、S7-200的模擬量輸入輸出程序非常簡單方便，AD、DA值可以不需編程直接存取的，三菱的FX2N及其以前的系列都需要非常繁瑣的FROMTO指令。FX3U如今倒支持此功能了，但足足晚了五年甚至更多。

    4、當(dāng)然三菱的FX2N系列也有它自己的優(yōu)勢，一是高速計(jì)數(shù)器指令比S7-200方便，二是422口比西門子的PPI口皮實(shí)（因?yàn)?00系列的PPI口是非光電隔離的，非規(guī)范操作和仿制的編程電纜可能會(huì)導(dǎo)致串口損壞）。

    以上的比較僅僅是小型機(jī)，至于西門子的300和400系列以及更大型的TDC系列，這里就無需多言了。

    學(xué)PLC，三菱是很容易上手的，因?yàn)橹眮碇比ニ悸泛唵?，但從學(xué)習(xí)的角度講，肯定是西門子更好。

    二、芯片不同

    這主要體現(xiàn)在容量和運(yùn)算速度上。西門子CPU226的程序容量20K，數(shù)據(jù)容量14K；而三菱FX2N總共才8K，后來的3U倒是有所改進(jìn)。

    西門子CPU226和CPU224XP標(biāo)準(zhǔn)配置2個(gè)485口即PPI口，大通訊速度187.5K；而三菱FX3U之前的所有系列都是一個(gè)422口，而且速度是9.6K。如果需要連個(gè)智能儀表什么的則必須另購FX2N0-485BD等特殊模塊。而且兩個(gè)通信口可以一個(gè)連接下載數(shù)據(jù)線一個(gè)連接觸摸屏進(jìn)行調(diào)試程序，否則你就要拔下觸摸屏數(shù)據(jù)線再連接觸摸屏數(shù)據(jù)線，來回調(diào)整程序非常麻煩。
    三、控制的強(qiáng)項(xiàng)不同

    西門子的強(qiáng)項(xiàng)是過程控制與通信控制，西門子的模擬量模塊價(jià)格便宜，程序簡單，而三菱的模擬量模塊價(jià)格昂貴，程序復(fù)雜，西門子做通信也容易，程序簡單，三菱在這塊功能較弱。

    三菱的優(yōu)勢在于離散控制和運(yùn)動(dòng)控制，三菱的指令豐富，有的定位指令，控制伺服和步進(jìn)容易實(shí)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的動(dòng)作控制也是三菱的強(qiáng)項(xiàng)，而西門子在這塊就較弱，沒有的指令，做伺服或步進(jìn)定位控制不是不能實(shí)現(xiàn)，而是程序復(fù)雜，控制精度不高。

    例如某設(shè)備只是些動(dòng)作控制，如機(jī)械手，可選擇三菱的PLC，某設(shè)備有伺服或步進(jìn)要進(jìn)行定位控制，也選三菱的PLC。像*空調(diào)，污水處理，溫度控制等這類有很多模擬量要處理的就要選西門子的PLC比較合適，某設(shè)備現(xiàn)場有很多儀表的數(shù)據(jù)要用通信進(jìn)行采集，選西門子的好控制。

    所以針對不同的設(shè)備不同的控制方式，我們要合理的選用PLC，用其長處，避其短處。

S7-200SMART是西門子公司推出的高性價(jià)比小型PLC，是國內(nèi)廣泛使用的S7-200的更新?lián)Q代產(chǎn)品。我通過大量使用S7-200SMART，感覺與S7-200相比，它有很多亮點(diǎn)。因?yàn)閯倓傉Q生，還有一些不足之處，可以期望今年9月升級(jí)后的S7-200SMART會(huì)給我們帶來更多的驚喜。

    S7-200SMART吸取了競爭對手三菱FX系列的一些優(yōu)點(diǎn)。FX分為FX1S、FX1N和FX2N等子系列，它們的性能和價(jià)格拉開了差距，給用戶更多的選擇。S7-200SMART的CPU模塊分為標(biāo)準(zhǔn)型和經(jīng)濟(jì)型，經(jīng)濟(jì)型的40點(diǎn)CPUCR40在淘寶網(wǎng)上的售價(jià)為900多元，與24點(diǎn)的CPU224還要便宜一點(diǎn)。

    三菱的FX1N有60點(diǎn)的基本單元（即CPU模塊），F(xiàn)X2N有64點(diǎn)、80點(diǎn)和128點(diǎn)的基本單元，大I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元平均每個(gè)I/O點(diǎn)的價(jià)格較低。S7-200SMART有60點(diǎn)的CPU，而S7-200的CPU（CPU226）多40點(diǎn)，它們的價(jià)格相差不多。

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