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我国控制系统结构的发展

导读: 一个控制系统由I/O设备(传感器和执行器)、控制硬件、控制软件、人机接口及与信息系统的连接等组成。设备级现场总线使I/O模件和控制箱得以分开,以太网使得现场采集的数据集成到企业应用中。

  一个控制系统由I/O设备(传感器和执行器)、控制硬件、控制软件、人机接口及与信息系统的连接等组成。设备级现场总线使I/O模件和控制箱得以分开,以太网使得现场采集的数据集成到企业应用中。

  1. 早期的集中式控制系统

  80年代初期,当微机控制系统用于电站自动化领域时,多使用以单板机组成的微机控制装置,与上位机系统连接多采用串行通信方式,所有模件集中布置在一个或几个机柜中。由这些装置构成的系统多为集中式控制系统或分层控制系统。这种系统为我国电站自动化控制系统发挥了重要作用,其开拓性的实践是今天控制系统丰富多彩的基础。但是,这类系统技术上已经落后,不符合控制系统分布、开放的发展趋势。

  2. DCS控制系统

  DCS在我国电力行业特别是火电厂机组控制系统中得到了广泛的应用。传统的DCS主要有4层结构:第1层是I/O层;第2层是控制器层;第3层是人机接口层;第4层是企业信息系统层。这种结构与图1相近,但除在第3层、第4层之间采用以太网外,其他都是专用网络,控制设备及软件也是专用的,开放程度不够,给系统维护及升级带来不便。DCS在设备配置上还要求网络、控制器、电源甚至模件等都为冗余结构,支持无扰切换和带电插拔,由于设计上的高要求,导致DCS成本太高。

  3. PLC可编程逻辑控制器

  严格说来,单独的PLC因缺少人机接口及信息系统等部分,不是一个控制系统。PLC由于其高可靠性及使用的方便性,占领着很大的市场份额。从控制系统结构来看,传统的PLC相当于通用化的微机监控装置,由电源模件、CPU模件、I/O模件、槽板及扩展插箱组成,使用厂家提供的梯形图逻辑语言进行编程。但随着市场的需要及DCS的挑战,PLC家族在以下几方面得到了发展:1分布式I/O连接能力方面,由于许多高档PLC支持远程I/O及现场总线网络(如DeviceNet,Profibus等),使PLC向下连接更分布;2厂级控制系统连接方面,许多PLC支持高速网络,如Ethernet,ControlNet,Profibus等;3软件的开放性方面,由于许多PLC支持OPC标准(objectlinkingandembeddingforprocesscontrol),使软、硬件平台之间的数据通信找到了一个实现的标准。这种部分开放加上部分专用所构成的系统可能还会延续一段时间。但是,正是由于PLC是一种通用的控制器,应用到电力系统作为现地控制装置有其局限性,需做许多硬件和软件上的改进工作,配置额外的设备和电路。与DCS相比,PLC有成本上的优势,但可靠性、电气性能却不如DCS。

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