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SIMATIC S7-200 SMART，CPU CR40， 紧凑型 CPU，AC/DC/继电器， 机载 I/O： 24 个24V DC 数字输入；16 个 2A 继电器数字输出； 电源：交流 47-63Hz 时 85-264V AC，程序存储器/数据存储器 20 KB

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PLC与DCS、FCS控制系统的区别及联系

1.三大系统的要点

  PLC、DCS、FCS是目前工业自动化领城所使用的三大控制系统,下面简单介绍一下各自的特点，再介绍一下它们之间的融合。

  (1) DCS集散控制系统(DCS,Distributed ControlSystem)是集4C(Communication,Computer,Control,CRT)技术于一身的监控系统。它主要用于大规模的连续过程控制系统中，如石化、电力等,在20世纪70年代到90年代末占据主导地位。其核心是通信,即数据公路。它的基本要点是:

  ●从上到下的树状大系统,其中通信是关键;

  ●控制站连接计算机与现场仪表、控制装置等设备;

  ●整个系统为树状拓扑和并行连线的链路结构,从控制站到现场设备之间有大量的信号电缆;

  ●信号系统为模拟信号、数字信号的混合;

  ●设备信号到I/O板一对一物理连接,由控制站挂接到局域网LAN;

  ●可以做成很完善的冗余系统;

  ●DCS是控制(工程师站)、操作(操作员站)、现场仪表(现场测控站)的3级结构。

  (2)PLC*初,PLC是为了取代传统的继电器控制系统而开发的,它*适合在以开关量为主的系统中使用。由于计算机技术和通信技术的飞速发展,使得大型PLC的功能极大地增强,以至于它后来能完成DCS的功能。加上它在价格上的优势,在许多过程控制系统中PLC也得到了广泛的应用。大型PLC构成的过程控制系统的要点是:

  ●从上到下的结构,PLC既可以作为独立的DCS,也可以作为DCS的子系统;

  ●可实现连续PID控制等各种功能;

  ●可用一台PLC为主站,多台同类型PLC为从站,构成PLC网络;也可用多台PLC为主站,多台同类型PLC为从站,构成PLC网络。

  (3)FCS现场总线技术以其彻底的开放性、全数字化信号系统和高性能的通信系统给工业自动化领域带来了“革命性”的冲击,其核心是总线协议,基础是数字化智能现场设备,本质是信息处理现场化。FCS的要点是:

  ●它可以在本质安全、危险区域、易变过程等过程控制系统中使用,也可以用于机械制造业、楼宇控制系统中,应用范围非常广泛;

  ●现场设备高度智能化,提供全数字信号;

  ●一条总线连接所有的设备;

  ●系统通信是互联的、双向的、开放的,系统是多变量、多节点、串行的数字系统;

  ●控制功能彻底分散。

  2.目前PLC、DCS和FCS系统之间的融合

  每种控制系统都有它的特色和长处,在一定时期内，它们相互融合的程度可能会大大超过相互排斥的程度。这三大控制系统也是这样，比如PLC在FCS中仍是主要角色,许多PIC都配置上了总线模块和接口,使得PLC不仅是FCS主站的主要选择对象，也是从站的主要装置。DCS也不甘落后,现在的DCS把现场总线技术包容了进来,对过去的DCSI/O控制站进行了彻底的改造,编程语言也采用标准化的PLC编程语言。第四代的DCS既保持了其可靠性高、高端信息处理功能强的特点,也使得底层真正实现了分散控制。目前在中小型项目中使用的控制系统比较单一和明确,但在大型工程项目中,使用的多半是DCS、PLC和FCS的混合系统。

PLC的分类和主要结构功能特点

PLC发展到今天，已经有多种类型，而日功能也不尽相同。分类时，一般按以下原则来考虑。

  按I/O点数容量分类

  按PLC的I/O点数的多少可将PLC分为三类，即小型机、中理机和大型机。

  1.小型机(含微型机)

  小型PLC一股以处理开关量逻辑控制为主,其I/0点数一般在128点以下，现在的小型PLC还具有较强的通信能力和一定量的模拟量处理能力。这类PLC的特点是价格低廉、体积小巧,适合于控制单机设备和开发机电一体化产品。图3-1(a)所示为典型的小型PLC.

  2.中型机

  中型PLC的I/O点数在128~2048点之间,不仅具有极强的开关量逻辑控制功能，而其他的通信联网功能和模拟量处理能力更强大。中型机的指令比小型机更丰富,中型机适用于复杂的逻辑控制系统以及连续生产线的过程控制场合。图3-1(b)所示为典型的中型PLC

  3.大型机

  大型PLC的I/O点数在2048点以，程序和数据存储容量*高分别可达10MB,其性能已经与工业控制计算机相当,它具有计算、控制和调节功能，还具有强大的网络结构和通信联网能力,有些大型PLC还具有冗余能力。它的监视系统能够表示过程的动态流程,记录各种曲线,PID调节参数等;它配备多种智能板,构成多功能的控制系统。这种系统还可以和其他型号的控制器互联,和上位机相连,组成一个集中分散的生产过程和产品质量监控系统。大型机适用于设备自动化控制、过程自动化控制和过程监控系统。图3-1(c)所示即是典型的大型PLC。

  (a)小型PLC举例(SIEMENS S7-200系列

  (b)中型PLC举例(SIEMENSS7-300系列)

  1--电源模板 2一后备电池

  4一状态和故障LED 5一存储器卡

  6一有标签区的前连接器 7一CPUI

  8一CPU2 10一I/O模板

  11一IM接口模板

  (c)大型PLC举例(SIEMENSS7-400系列)

  图3-1PLC的分类

  以上划分没有一个十分严格的界限,随着PLC技术的飞速发展,某此小型PLC也具有中型或大型PLC的功能,这也是PLC的发展趋势。

  按结构形式分类

  根据PLC结构形式的不同，PLC主要可分为整体式和模块式两类。

  1.整体式结构

  微型和小型PLC--般为整体式结构。整体式结构的特点是将PLC的基本部件,如CPU板、输入/输出接口、电源板等紧凑地安装在一个标准机壳内，构成一个整体,组成PLC的一个基本单元(主机)。基本单元上设有扩展端口，通过扩展电缆与扩展单元(模块)相连。小型PLC系统还提供许多专用的特殊功能模块,如模拟量输入/输出模块、热电偶,热电阻模块、通信模块等,以构成不同的配置,完成特殊的控制任务。整体式结构的PLC体积小,成本低和安装方便。图3-1(a)所示的小型PLC即为整体式结构。

  2.模块式结构

  中、大型PLC多采用模块式结构,这也是大中型PLC要处理大量的I/O点数的性质所决定的,因为数百、上千个I/O点不可能集中在一个整体式的装置上。模块式结构的PLC由一些模块单元构成,这些标准模块有CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块和各种功能模块等。像堆积木一样,使用时将这些模块插在框架上或基板上即可。各模块功能是独立的,外形尺寸是统一的,可根据需要灵活配置。

  整体式PLC每一个I/O点的平均价格比模块式便宜,但其整体性能要低一些,在小型控制系统中一般采用整体式结构。模块式PLC的功能强，硬件组态方便灵活,I/O点数的多少、输人点数与输出点数的比例、I/O模块的使用等方面的选择余地都比整体式PLC大得多,较复杂的、要求较高的系统一般选用模块式PLC。

  图3-1(b)和(c)所示为中、大型PLC,即为模块式结构。