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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(luò)和人機(jī)接口．人機(jī)接口包括操作站,、工程師站和歷史站,。控制器I/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(luò)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(gè)DCS系統(tǒng)控制器和I/O部件通常可以運(yùn)行16-20年,，而操作站因?yàn)橛谢顒硬考?，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(yùn)行6-8年后出現(xiàn)故障的概率就比較大，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)最長的也只能運(yùn)行十年左右,。所以在DCS運(yùn)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(diǎn)數(shù)的多少和內(nèi)存的大小等,，它隨著硬件的進(jìn)步而做相應(yīng)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(biāo)簽數(shù)比較少,，例如500個(gè)標(biāo)簽（標(biāo)簽指的是AI,、DI、回路,、開關(guān)量的邏輯關(guān)系等）,，八十年代出現(xiàn)了能顯示5000個(gè)標(biāo)簽的操作站，九十年代出現(xiàn)了能顯示30000個(gè)標(biāo)簽的操作站,，同時(shí),，也出現(xiàn)了在微軟的NT通用平臺上運(yùn)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(yīng)用在DCS上，它的標(biāo)簽量可以達(dá)到10000個(gè),。

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(dāng)時(shí)是無硬盤,、無動態(tài)流程圖的,，標(biāo)簽量500。后來增加了硬盤和流程圖,，標(biāo)簽量1400-5000點(diǎn)。八十年代中期推出了MCS系列,，標(biāo)簽量10000,，特別是MCSPULS，它是SCSI接口,，可以有30000個(gè)標(biāo)簽點(diǎn),，當(dāng)時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn),。到了90年代,，DCS市場爭奪激烈，BAILEY無論在技術(shù)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(luò)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(jī)為基礎(chǔ)的Conductor NT,。實(shí)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(jī)會少,，問題比較多,，死機(jī)現(xiàn)象嚴(yán)重。OIS40系列的操作站運(yùn)行在DEC的VMS平臺上,。實(shí)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(gè)與VMS通訊的驅(qū)動軟件,，因?yàn)?0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(luò)來傳輸信息的，只是在主站上多加了1塊顯卡來實(shí)現(xiàn)輔站的功能,。后來因維護(hù)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(luò)，可以實(shí)現(xiàn)打印機(jī)共享,。把圖形傳給不同主站的能力也有所增強(qiáng),，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(jī)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(shí),，加拿大BAILEY公司開發(fā)了PCV，它是以PC為基礎(chǔ)的操作站,，采用QNX操作系統(tǒng),。因?yàn)樗臉?biāo)簽量較少，價(jià)格低廉,，運(yùn)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，故價(jià)格較高,，更重要的一點(diǎn)是DEC公司被COMPAQ公司兼并,，Alpha機(jī)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?yàn)镻LC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(chǔ)的操作站也應(yīng)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(yùn)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(yīng)驅(qū)動軟件,，標(biāo)簽量為10000個(gè)。因?yàn)镕IX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(yīng)用在INFI-90系統(tǒng)上。如：新西蘭的一家造紙廠,，原來已經(jīng)運(yùn)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(bào)警、實(shí)時(shí)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(fèi),。維護(hù)費(fèi)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(xùn)的費(fèi)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(diǎn)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(guān)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(fù)極連接,，參見圖4-3所示。這樣,，其無源的開關(guān)類輸入,，不用單獨(dú)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(shí),，要注意仔細(xì)閱讀其說明書,。

2.2 接近開關(guān)的接線

接近開關(guān)指本身需要電源驅(qū)動，輸出有一定電壓或電流的開關(guān)量傳感器,。開關(guān)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(shí)提供一個(gè)動合觸點(diǎn)和一個(gè)動斷觸點(diǎn),，實(shí)際中只用其中之一；或者是第四根線為傳感器校驗(yàn)線,，校驗(yàn)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(fù)極和信號線,。不同作用的導(dǎo)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(shí)參見相關(guān)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(shí)為動合式,；動斷式用白色導(dǎo)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(yīng)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(jī)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(dāng)頻率比較低時(shí),，PLC可以響應(yīng)；頻率高時(shí),，PLC就不能響應(yīng),，此時(shí)，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(jì)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。