原创《DCS和PLC控制系统在冶金自动化中应用》：这是一篇与冶金自动化论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
摘 要：随着计算机技术特别是微型计算机和网络技术的飞速发展,现代工业的自动化水平得到了极大提高.冶金工业作为现代工业的重要组成部分,其自动化水平及现状很具代表性.当今国内冶金工业自动化系统采用得比较多的就是DCS系统和PLC系统.这两种控制系统具有各自的特点,优势和不足.无论是作为冶金企业还是冶金工业自动化设计人员对两种控制系统的选择都存在一定困难.本文从两种系统的发展、结构配置等方面进行浅析,并对控制系统的发展前景提出一些看法,希望对读者有所启发.
关键词：DCS系统；PLC系统；冶金工业；结构；网络
DCS即“分散式控制系统”,指的是控制危险分散,管理和显示集中.DCS以微处理器为核心,实现物理位置和功能上相对分散的控制系统,通过数据通道把各个分散点的信息集中起来,进行集中的监视和操作.而PLC是一种（可编程控制器）控制“装置”,硬件上等同于DCS中的现场控制器,要构成系统还需要上位机系统和和之相连的网络,并需要系统集成.两者是“系统”和“装置”的区别.系统可以实现任何装置的功能和协调,PLC装置只能实现本单元所具备的功能.
1 DCS和PLC控制系统概述
1.1 DCS控制系统
DCS系统最早出现是为了替代二次仪表,一般仪表测量现场工艺参数的速度都在几百个毫秒或更长,响应速度要求不高,但控制的计算方法一般比继电器逻辑复杂,不难看出DCS牺牲了速度去完成复杂的计算.但是DCS系统控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体,可实现前馈、串级、解耦、自适应和预测控制等控制算法,并可方便地加入所需的特殊控制算法. DCS由过程级、操作级和管理级构成.其中过程级主要由过程控制站、I/O单元和就地仪表构成,这部分是控制功能的主要实施部分,采集来自现场的实时数据.操作级由操作员站和工程师站组成,用来完成系统的操作和组态.操作级对过程级采集的数据进行操作管理处理,如各种优化计算、统计报表、显示报警、故障诊断等.管理级主要用于工厂管理信息系统,实现产品管理级和生产调度等.
1.2 PLC控制系统
PLC最早出现的目的是代替继电器逻辑,因为继电器逻辑的响应速度一般都在几个毫秒以下,因此要求PLC的响应速度要快.PLC不再局限于完成顺序逻辑控制工程,最终使早期的PLC发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC.
PLC从结构上采用固定和组合模块式.固定模式PLC由CPU、I/O板、显示面板、内存块和电源等组成的一个整体系统.这种固定模式通常用于控制点数相对少的小型工艺系统.组合模块式机架结构：CPU模块、I/O板网、内存、电源模块、底板和机架.这些模块按照相关配置原则进行积木式组合配置.这种模块式结构也为模块小型化提供了更多可能.同时用户可根据生产规模需要进行灵活配置,这种组合模块式在现代冶金工业中得到广泛应用.2 DCS和PLC控制系统的特点比较
DCS系统和PLC系统内核实现方式不同.DCS的控制程序采用调用编译后的代码程序来运行的.而PLC的程序是采用编译后对语句代码的顺序扫描进行.这两种运行方式的差别恰恰解释了PLC对模拟量的处理功能不如DCS强大,PLC对开关量处理速度比DCS快的原因.当然,随着计算机技术的发展,两者之间相互借鉴和融合.现在高端的PLC和DCS之间功能差异越来越小,两种技术平台都差不多,只是重点不一样.因此对于规模大且比较复杂的过程控制系统可优先选择DCS系统,如国内大型制氧站项目大多采用DCS系统.
网络方面,大部分厂家的DCS网络均采用双总线、环形或双重星形拓扑结构.为满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量比实际使用的节点数量大若干倍.这样设计的目的不仅可以灵活增加新的节点,而且让系统网络运行于较轻的通信负荷状态,从而确保系统的实时性和可靠性.实际系统运行过程中,各个节点的数据交换是随时可能发生的,尤其是操作员站.网络重构会经常进行,但是这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强的在线网络重构功能.同时DCS在整个设计上留有大量的可扩展性接口,外接系统或扩展系统都十分方便,缺点是成本高.各公司产品不能互换,不能互相操作.PLC因为基本上都为个体工作,在和别的PLC或上位机通讯时,所采用的网络形式基本都是单网结构,网络协议也和国际标准不符,在网络安全上PLC没有很好的保护措施.PLC搭接的整个系统完成后,增加或减少操作员站都需要对接口模块和配套软件数量进行修改.
DCS系统为保证控制设备的安全可靠,采用了双冗余的控制单元,当重要控制单元出现故障时,都会有相关的冗余单元实时无扰动地切换为工作单元,保证整个系统的安全可靠.同时,模块DCS系统所有I/O模块都带有CPU,可实现对采集及输出信号品质的判断和标量变换,故障带电插拔,随机更换.PLC系统的冗余及带电热插拔需在系统配置时特殊考虑才能实现.
在系统软件方面,DCS系统提供的是完整的系统给用户,采用统一的开发环境和统一的数据库.控制算法为自动化工程师熟悉的仪表技术风格,很容易将PI图转化为DCS的控制算法.另外,对各种工艺控制方案更新是DCS的一项基本功能,当某个方案发生变化后,只需要在工程师站上将更改过的方案编译后,执行下装命令就可以了,系统自动完成下装工作,不影响原控制方案运行.而对于PLC构成的系统来说,需要不同的开发环境.不仅要对PLC进行逻辑开发,还要通过上位机软件建立PLC对应的数据库.在这个基础上再进行流程图画面的开发.对自动化工程师而言,过程控制采用梯形图逻辑来实现的算法不够直观,尤其是复杂回路.因此PLC系统控制方案更新引起的修改需要的调试时间和成本相对大.
DCS系统的成本相对PLC高,成本因素也是企业选择哪种控制系统时要考虑的重要因素之一.随着技术的发展,国产DCS系统也日趋成熟,价格也降低不少.
冶金自动化论文参考资料：
结论：DCS和PLC控制系统在冶金自动化中应用为大学硕士与本科冶金自动化毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写冶金自动化 期刊方面论文范文。
