1、新一代自控系統的解決方案zhouji nge 00-10-20 13:02:02隨著工業的各個領域陸續向大型化方向的發展，對自動化控制的要求越來越高，而各種自控系統也所以得到了快速發展。我們熟知的DCS系統和PLC系統每年都在大量地裝備于各種自動化系統工程中。由于用戶對電控、儀控一體化及管控一體化的需求，也由于信息技術的發展和高集成度控制系統的需求， 加上PC機技術的日臻完善普及使其性能價格比日益 提高，為一種全新的自控系統解決方案 PC-based Control的快速發展提供了非常有利的條件和廣闊的市場前景，為眾多用戶提供了除 DCS和PLC以外的另一種自控系統解決方案。 PC-based

2、 Control,顧名思義，就是基于普通PC機加上一些必要的I/O硬件設備組成的控制系統。由美國Think & Do 軟件公司推出的 Th ink & Do 工控軟件是 PC-based Con trol領域中最 具代表性的產品，該軟件集邏輯控制，運動控制，PID控制，HMI人機接口，數據庫于一身，以優異的性能，極低的價格沖進市場，在短短的幾年時間里，在美國和亞太地區迅速發展起來。那么以 Think & Do為代表的PC-based Control解決方案都有哪些特點呢？一. 開放的I/O子系統在上述幾種控制方案中，用戶對于I/O硬件的要求相差無幾，均要求I/O硬件具有易連接性，高可靠性，可維

3、護性，便于通訊以及較高的性價比等。所以，控制系統的特點和組成 結構主要由核心控制部件及軟件決定。在傳統的控制方案中， 對于規模比較大，同時可靠性要求又非常高的控制系統，我們通常選用DCS。它的優異的特性，卓越的控制能力，尤其是對于過程量的控制能力是人所共 知的。但DCS系統造價昂貴，系統相對封閉又限制了它的普及應用。尤其是現代工控系統 對于I/O的開放性的需求； 對于現場總線技術的廣泛應用；對于越來越迫切的信息通訊的需求等，都對DCS系統的發展提出了更新的要求。對于PLC控制系統，因為不同廠家的產品有不同的特點，所以，選定一種廠家和型號 PLC后，整個控制系統就有了一定的限定性，無論是 CPU

4、，I/O還是編程軟件都限定在了一 定的范圍內。這就給用戶的應用帶來了局限性。而以Think & Do軟件為核心組成的控制系統則具有很大的硬件靈活性，它具有開放的 I/O系統，支持多家的I/O設備，可以博采眾長，組成最適合用戶的自控系統。用戶可以在 同一個系統中同時使用多種品牌的 I/O子系統。它所支持的I/O系統和現場總線網絡見附錄。這個I/O驅動程序庫還在不斷地添加新的成員，以適應更廣泛的需求。二. 具有處理大量數據運算的能力在常規的PLC控制方案中，主要是以順序控制為主，以過程控制為輔，尤其是一些小 型的PLC，在進行較多的過程量控制（比如 PID控制）時就會感到有些吃力，對于運動控 制的

5、能力也較弱，而對于規模較小的控制系統選用較大型的PLC以滿足上述的控制需求又很不經濟，所以，有些控制場合并不適合采用PLC方案。而DCS系統雖然具有很強的數據運算能力和過程控制能力，但其較高的造價使一些用 戶望而卻步。Think & Do軟件組成的PC-based Control系統具有處理大量數據運算的能力，可以同時支持64路PID調節控制，具有非常快的掃描速度。無論是對于大型系統的控制還是一些規模不 大，但控制較復雜，要求控制內容又比較多的系統，Think & Do軟件都能發揮出非凡的控制能力。三. 具有集成的HMI和唯一的數據庫在常規的PLC控制方案中，上位機工作站中要安裝專門的監控軟件

6、，這不但增加了用戶的經濟負擔，而且其中的數據庫要與PLC中的寄存器相關聯，無論那一方的參數修改都會影響到這種關聯，所以給系統的開發，整體調試，日常維護帶來了很多不便。Think & Do軟件組成的PC-based Control系統中集成了一個功能強大的HMI人機接口，其HMI編輯平臺與常規的 HMI接口軟件具有相似的特性，用其開發操作員界面可與流程圖同 步進行，它還具有3千多個圖形符號供用戶或系統開發人員隨意調用。操作員界面能夠提供動態的圖形化流程顯示，操作控制，參數記錄，故障報警，系統診斷等功能。而且，只有一 個唯一的數據庫一一標記名庫，無論是 HMI的界面，還是邏輯控制的流程圖都使用這個

7、唯 一的數據庫。標記名庫中的標記名可以使用30個任意字符（甚至是全部漢字）。標記名可以通過映射工具直接映射到所配置的I/O上去，更換不同類型的I/O只需更改映射而無須修改程序，這為應用程序的再利用提供了很大的方便。四簡單易學的邏輯控制編程方式一一流程圖在常規的PLC控制方案中，控制邏輯的編寫普遍采用梯形圖的方式，盡管IEC-61131的標準中也規定了一些其它的編程語言，例如，指令表，結構化文本，功能塊圖等等，但對 于不同廠家的 PLC，畢竟有不同的編程規范和適用范圍。一個廠家的PLC所使用的邏輯控制程序要直接用到另一個廠家的PLC上去幾乎是不可能的。Think & Do軟件所使用的邏輯控制編程

8、方式選擇的是流程圖。這是面向工藝人員的編程方 式，只要了解了工藝就可以編寫控制邏輯，像畫工藝流程圖一樣。在邏輯控制流程圖中還集成了許多控制功能塊，如運動控制，PID回路控制，串行通訊，支持子流程等。這樣開發出的整體控制程序與I/O的連接只有I/O映射這一個環節，改變映射就可以將這個程序完整地 移植到另一個控制過程相同或相似的系統中，這樣，為開發控制系統的工程技術人員提供了極大的方便，大大地節省了系統程序開發的時間和經費。Think & Do軟件的設計宗旨體現的是學起來容易，用起來有趣”，這不但體現在軟件的開發過程，而且體現在應用過程中。由于采用流程圖的編程方式，其控制邏輯具有非常好的可讀性，利

9、用流程圖編輯平臺的注釋功能塊還可以為流程的每一步加上注釋，使一個對工藝完全陌生的人輕易地就能讀懂程序。這個特點為系統的維護帶來了極大的方便，為系統的開發人員解除了后顧之憂，也為用戶的日常維護節省了開支。五更經濟地解決管理與控制之間的連接在常規的PLC控制方案中，管理層計算機要從控制層取得數據可以借助于上位機工作站，也可以利用 PLC系統中的專用通訊模塊形成PLC與管理層計算機的連接，但哪種方式都要有較大的投入。Think & Do軟件所包含的 OPC、DDE、OLE、COM/DCOM 等通用通訊工具可以使管理層計算機與控制計算機形成非常緊密的連接，可以使管理層計算機中的通用數據庫（例如 EXC

10、EL或Access）直接調用控制計算機中的有關數據，很經濟地解決了管 -控之間的連接。六支持“熱備”功能對于可靠性要求較高的場合，無論是DCS還是PLC系統都可以采用“熱備”的方式來避免控制系統的中斷。Think & Do組成的系統也同樣具有這種能力，而且，只需要增加一臺裝有Think & Do軟件的計算機及相關的通訊電纜即可（目前支持 Ethernet和Profibus）。 這樣，可使“熱備”系統的造價進一步降低。七.嵌入型的PC控制器隨著計算機操作系統的快速發展，一種嵌入型的操作系統 Windows CE問世了，利用這種操作系統，Think & Do與硬件廠商配合推出了一種新型的PC-ba

11、sed Control產品WinPLC，它是安裝在I/O基板上的小型 PC機，其中固化了 Windows CE操作系統和Think & Do軟件的Run time環境。它可以運行由普通PC機開發的Thi nk & Do應用程序，實現對同一基板上的I/O模塊的控制。編程時，由一臺裝有Think & Do軟件的計算機（開發 PC）將所編應用程序通過以太網電纜連接到WinPLC上，將應用程序下裝到 WinPLC中。WinPLC系統可以脫離開開發 PC獨立運行，適合于不需要監控畫面而且規模較小的控制系 統。當系統需要監控畫面時，也可以將一臺裝有Think & Do軟件的計算機通過以太網電纜連接，通過T

12、agLink驅動實現兩臺PC的數據共享，從而使該計算機成為上位機操作站。天 津有一家生產制氫設備的廠家在他們生產的制氫設備中就使用了兩套WinPLC和一套Think& Do工作站以實現對制氫設備的監控。八.典型控制系統舉例以天津某個食品行業的反映釜控制為例，該控制系統要求按照工藝規范控制幾個反映釜的溫度曲線以及若干輔助設備的動作， 共有500多個開關量點和100多路模擬量，要有HMI 人機接口操作員界面，兩臺工作站。使用一種較小型的 DSC系統，其造價約需 55萬人民幣；使用普通PLC配以市面較流行的監控軟件，系統造價約需50萬人民幣；使用Th ink & Do 軟件為核心，配用 Automa

13、tio nDirect 以太網I/O DL405 系列組成的控制系統，且具備控制器熱備功能，其造價只需35萬人民幣左右。該系統完全可以滿足用戶要求，其成本比用常規控制方案節省30%以上。對于大中型控制系統的應用，在新加坡，一個由 Think & Do為核心配合Honeywell的 SDS硬件建立的立體倉庫的控制系統，其控制點數達3200點。在美國，由Think & Do組成的最大系統是鐵路方面的應用，控制點數超過9000點。在我國的貴陽郵電通訊機械廠最新開發研制的郵政分揀機也使用了Think & Do軟件配合Honeywell的SDS硬件組成了它的控制系統。Think & Do軟件所組成的系統也很適合于一些規模不大，但控制較復雜，要求又比較多的 場合，比如在新加坡，有一類控制系統只有22個控制點，但需要幾路 PID控制，又需要幾路運動控制，還有大量數學運算，還有HMI 等等，用戶對控制系統選擇的最終結果一Think & Do 最佳。綜上所