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DCS操作站

DCS系統(tǒng)包括三大部分：帶I/O部件的控制器,、通訊網(wǎng)絡和人機接口．人機接口包括操作站,、工程師站和歷史站?？刂破鱅/O部件和生產(chǎn)過程相聯(lián)接,，操作站和人相聯(lián)系，通訊網(wǎng)絡把這兩部分聯(lián)成系統(tǒng),。所以操作站是DCS的重要組成部分,，工程師站給控制器和操作站組態(tài)，歷史站記錄生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù),。

一個DCS系統(tǒng)控制器和I/O部件通?？梢赃\行16-20年，而操作站因為有活動部件,，還有一些相互的電磁干擾,，所以比較容易損壞，如：硬盤,、鍵盤,、CRT、軟驅(qū)等,，運行6-8年后出現(xiàn)故障的概率就比較大,，據(jù)初步統(tǒng)計最長的也只能運行十年左右。所以在DCS運行過程中,，更新操作站的情況比較多,。

DCS的控制器的變化較小,。其變化表現(xiàn)在控制算法的安排、控制算法的多少,，存取的 I/O點數(shù)的多少和內(nèi)存的大小等,，它隨著硬件的進步而做相應的更改，操作系統(tǒng)一般都是專用的,。操作站的變化就很大,，八十年代以前的操作站，一般沒有硬盤及動態(tài)流程圖,，能顯示的標簽數(shù)比較少,，例如500個標簽（標簽指的是AI、DI,、回路,、開關量的邏輯關系等），八十年代出現(xiàn)了能顯示5000個標簽的操作站,，九十年代出現(xiàn)了能顯示30000個標簽的操作站,，同時，也出現(xiàn)了在微軟的NT通用平臺上運行的通用顯示軟件,，開始,，通用軟件只在PLC的操作站上使用，后來也逐漸應用在DCS上,，它的標簽量可以達到10000個,。

DCS操作站發(fā)展的過程（以BAILEY的操作站為例）如下：

1、八十年代初,，N90的操作站是OIU系列,，當時是無硬盤、無動態(tài)流程圖的,，標簽量500,。后來增加了硬盤和流程圖，標簽量1400-5000點,。八十年代中期推出了MCS系列,，標簽量10000，特別是MCSPULS,，它是SCSI接口，可以有30000個標簽點,，當時在DCS市場上處于地位,。1986年，BAILEY產(chǎn)品占世界DCS市場的1/3,。到1988年,，共有8500套在世界各國運轉(zhuǎn),。到了90年代，DCS市場爭奪激烈,，BAILEY無論在技術上還是在銷售方面都不象80年代那樣令人矚目,于是BAILEY公司欲通過收購FISCHER&PORTER,、HARTMANN&BRAUN等公司銷售他們的系統(tǒng)來重鑄輝煌。

BAILEY的控制器和通訊網(wǎng)絡都比較好,，但在操作站上面,，不能與競爭者相比，BAILEY最新的操作站是以WINDOWS NT,、通用微機為基礎的Conductor NT,。實際上，該操作站不是為INFI-90開發(fā)的,，它是FISCHER-PORTER的系統(tǒng)6的操作站,，用它的監(jiān)控軟件嵌入和INFI-90通訊的驅(qū)動軟件而成。由于銷售量不大,，磨合的機會少,，問題比較多，死機現(xiàn)象嚴重,。OIS40系列的操作站運行在DEC的VMS平臺上,。實際上，它仍然是在MCS操作站的MTOS操作系統(tǒng)平臺上,，開發(fā)了一個與VMS通訊的驅(qū)動軟件,，因為80年代的OIU和MCS在80年代末都已經(jīng)停止銷售。BAILEY只賣OIS20系列和OIS40系列,。

OIS20系列是90年代初推向市場的,，它本質(zhì)上是MCS，但它們能與INFI-90通訊,。它的開發(fā),、制造成本都比較低，性能也比較好,。OIS20系列的輔站不是用網(wǎng)絡來傳輸信息的,，只是在主站上多加了1塊顯卡來實現(xiàn)輔站的功能。后來因維護成本很高,，硬盤和軟驅(qū)都難以買到,，用戶反映不太好。

繼OIS20系列,，BAILEY公司推出了OIS41,、OIS42，在操作站之間增加了以太網(wǎng)卡，組成后門網(wǎng)絡,，可以實現(xiàn)打印機共享,。把圖形傳給不同主站的能力也有所增強，也給用戶提供了開發(fā)打印系統(tǒng)的空間,，這是后話,。由于OIS40、OIS41,、OIS42主機性能較差,，所以操作站的性能提高不明顯。直到OIS43 Alpha芯片的出現(xiàn),，性能才得到提高,。

同時，加拿大BAILEY公司開發(fā)了PCV,，它是以PC為基礎的操作站,，采用QNX操作系統(tǒng)。因為它的標簽量較少,，價格低廉,，運行穩(wěn)定，故適用于小系統(tǒng)的使用,，這就是BAILEY的OIS10系列,，版本5以前，只有文本沒有圖形,。版本5以后既有文本也有圖形,。OIS11操作站后門之間用ARCNET聯(lián)網(wǎng)。OIS12既可用ARCNET也可用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),。

由于OIS40系列軟件結構復雜,，故價格較高，更重要的一點是DEC公司被COMPAQ公司兼并,，Alpha機255/233停止生產(chǎn),，這給BAILEY公司和用戶無疑是雪上加霜。

2,、八十年代中期,，因為PLC操作站的開發(fā)都不太成功，一些軟件公司就開發(fā)了通用的監(jiān)控軟件,，且很快就被PLC制造廠家所采用,。如：FIX、INTOUCH,、ONSPEC等（一共有上百種）,，由于市場前景較好,，所以軟件開發(fā)商又開發(fā)了許多PLC的驅(qū)動軟件。到了九十年代,，又開發(fā)了DCS的驅(qū)動軟件。最早采用通用工控監(jiān)控軟件的是MOORE公司的APEC系統(tǒng),，它既可以用INTOUCH也可用FIX,，以FIX軟件為基礎的操作站也應用在Fisher Rosmont DeltaV and Toshiba DCS系統(tǒng)上，由于INFI-90系統(tǒng)在九十年代一直沒有推出比較優(yōu)秀的操作站,，故PREVISE公司推出了OPsCon操作站,。

OPsCon操作站運行在PC硬件平臺，NT操作系統(tǒng)下,。把FIX作為監(jiān)控軟件,，并開發(fā)了能與多種DCS通訊的對應驅(qū)動軟件，標簽量為10000個,。因為FIX軟件在世界各地已經(jīng)銷售了90000套,，它與各種PLC、DCS和NT系統(tǒng)磨合較好,，這種監(jiān)控軟件只要開發(fā)出多種PLC,、DCS的驅(qū)動軟件就可以成為通用操作站。2000年開始應用在INFI-90系統(tǒng)上,。如：新西蘭的一家造紙廠,，原來已經(jīng)運行有CONDUCT NT，后來還是改用OPsCon,。

通用操作站的功能不僅具備專用操作站的功能,，如：繪制動態(tài)流程圖、報警,、實時趨勢和歷史趨勢,，DCS參數(shù)調(diào)整、模件診斷,、模件編程等,。如：OPsCon的工程師站新增的功能在于不僅能給模件編程，還可以讀取模件的編程,。通用操作站的出現(xiàn),，給DCS用戶帶來了以下方便：

（1）不必再為原DCS生產(chǎn)廠家是否倒閉、被兼并,。該型產(chǎn)品是否已經(jīng)停產(chǎn),、備件是否能夠找到而操心。

（2）由于通用操作站的適用面廣,，相對生產(chǎn)量大,，成本下降,，因而可以節(jié)省用戶的經(jīng)費。維護費用也比較少,。

（3）采用通用系統(tǒng)要比使用各種不同的專用系統(tǒng)更為簡單,，用戶也可減少人員培訓的費用。

（4）更新和升級容易,。

（5）開放性能好,，很容易建立生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)。

因此,，通用操作站是DCS的發(fā)展方向

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各類PLC的輸入電路大致相同,，通常有三種類型。一種是直流12～24V輸入,，另一類是交流100～120V,、200～240V輸入，第三類是交直流輸入,。外界輸入器件可以是無源觸點或是有源的傳感器輸入,。這些外部器件都要通過PLC端子與PLC連接，都要形成閉合有源回路,，所以必須提供電源,。

2.1 無源開關的接線

FX_2N系列PLC只有直流輸入，且在PLC內(nèi)部,，將輸入端與內(nèi)部24V電源正極相連,、COM端與負極連接，參見圖4-3所示,。這樣,，其無源的開關類輸入，不用單獨提供電源,。這與其它類PLC有很大區(qū)別,，在今后使用其它PLC時，要注意仔細閱讀其說明書,。

2.2 接近開關的接線

接近開關指本身需要電源驅(qū)動,，輸出有一定電壓或電流的開關量傳感器。開關量傳感器根據(jù)其原理分有很多種,，可用于不同場合的檢測,，但根據(jù)其信號線可以分成三大類：兩線式、三線式,、四線式,。其中四線式有可能是同時提供一個動合觸點和一個動斷觸點，實際中只用其中之一,；或者是第四根線為傳感器校驗線,，校驗線不會與PLC輸入端連接的,。因此，無論那種情況都可以參照三線式接線,。圖4-4為PLC與傳感器連接的示意圖,。

兩線式為一信號線與電源線。三線式分別為電源正,、負極和信號線,。不同作用的導線用不同顏色表示，這種顏色的定義有不同的定義方法,，使用時參見相關說明書。圖4-4（b）中所示為一種常見的顏色定義,。信號線為黑色時為動合式,；動斷式用白色導線。

圖示傳感器為NPN型,，是常用的形式,。對于PNP型傳感器與PLC連接，不能照搬這種連接,，要參考相應的資料,。

2.3 旋轉(zhuǎn)編碼器的接線

旋轉(zhuǎn)編碼器可以提供高速脈沖信號，在數(shù)控機床及工業(yè)控制中經(jīng)常用到,。不同型號的編碼器輸出的頻率,、相數(shù)也不一樣。有的編碼器輸出A,、B,、C三相脈沖，有的只有兩相脈沖,，有的只有一相脈沖（如A相）,，頻率有100 Hz、200Hz,、1k Hz,、 2k Hz 等。當頻率比較低時,，PLC可以響應,；頻率高時，PLC就不能響應,，此時,，編碼器的輸出信號要接到特殊功能模塊上，FX_2N-11C如采用FX_2N-11HC高速計數(shù)模塊,。

圖4-5為FX_2N型PLC與OMRON的E6A2-C系列旋轉(zhuǎn)編碼器的接口示意圖,。