产品规格模块式包装说明全新品牌西门值+ 包装说明 全新 - 产品规格子
6ES7231-7PF22-0XA0介绍说明
随着计算机技术和控制技术的不断发展，现代工业过程控制系统逐渐发展成为现场设备管理，过程管理和商业管理三个层次组成的系统，然而它们之间却存在相互通信的问题，其主要问题是不同的计算机系统(DCS，MIS等)的接口不统一、不标准，过程控制系统和信息系统各有**技术接口以及API(应用程序接口)。尽管可以编写定制的驱动程序和接口程序，但因不同类型硬件及软件包都需相互通信，使得驱动程序的种类迅速地增长，并且连接程序开发没有一个统一、开放的标准，不同程序间易相互冲突。这种情况不仅增加了用户的负担，而且在实际上并不能真正解决不同系统的互操作性[1~2]。出于对上述问题的考虑，1996年8月，一个由自动化领域的良好公司组成的工作组在Microsoft公司帮助下提出了一个基于微软OLE，COM，DCOM，XML，Internet及Net技术的开放的、灵活的、即插即用的工业标准OPC[3]。
2 OPC技术简介
2.1 OPC背景
OPC(OLE for Process Control)是基于Microsoft公司的Distributed internet Application(DNA)构架和Component bbbbbb Model(COM)技术，根据易扩展性而设计的。OPC规范定义了一个工业标准接口，该标准使得COM技术适用与过程控制和制造自动化等应用领域。OLE原意即对象链接与嵌入，而现在的OLE包含了许多新的特征，如统一、结构化存储和自动化，已经成为独立于计算机语言、操作系统甚至硬件平台的一种规范。 PLC
2.2 OPC接口结构
OPC由两套接口组成:客户端务器程序员使用的OPC自定义接口(OPC COM Custom Interfaces);支持用高端商业应用开发的客户程序的OPC自动化接口(OPC OLE Automation Interfaces)。COM接口效，通过该接口，客户能够发挥OPC服务器的较佳性能，采用C++语言的客户一般采用COM接口方案;自动化接口使解释性语言和宏访问OPC服务器成为可能，采用VB语言的客户一般采用自动化接口。自动化接口简化客户应用程序的实现，但运行时需要进行类型检查，牺牲了程序的运行速度。OPC自定义接口是服务器必须提供的，而自动化接口则不一定提供
OPC界面关系
OPC技术是实现控制系统现场设备与过程管理级进行信息交互，实现控制系统开放性的关键技术。OPC以OLE/COM机制作为应用程序级的通信标准，采用Client/ Server模式，把开发访问接口的任务放在硬件生产厂商或第三方厂家。以Server的形式提供给Client，并规定了一系列的接口标准，由Client负责创建Server的对象及访问Server支持的接口，从而把硬件生产厂商与软件开发有效的分离开来。在这种情况下，硬件制造商、软件供应商以及用户都可得到极大方便[3~4]。 PLC
2.4 OPC特点
OPC技术基于Microsoft公司组件对象模型COM(Component bbbbbb Modelcom)技术，是为工业标准定义的特殊COM接口, OPC继承了COM技术，具有以下特点:
(1) OPC不是一种计算机语言。它与运行的机器(只要互相连接), 机器的操作系统(只要支持COM)以及软件开发的语言无关,而是任意两个软件组件之间可以相互通信的二进制和网络标准。
(2) OPC服务器是根据COM客户的要求提供OPC SERVER的可执行程序,作为bbbbbbs上可执行的文件发布。
(3) COM组件可以以二进制发布给用户。
3 示例:基于OPC规范的连续碳酸化分解优化控制系统设计
连续碳酸化分解过程(以下简称碳分过程)是烧结法氧化铝生产过程的一个承前启后的环节，碳分过程优化控制系统以*优化计算机EOC、实时监控计算机RMC、现场可编程控制器PLC形成两级控制结构。*优化机与实时监控机通过以太网连接，实现检测数据和操作信息的实时交换;现场可编程控制器通过DH＋与实时监控机相连;而PLC通过输入模块(A/D、DI)实时采集碳分生产过程的检测信息，又通过输出模块(D/A、D/O)自动调节进料量、CO2通气量的电动阀门，达到稳定优化控制的目的
随着工厂智能化和网络化的不断发展，具有实现生产制造IT化的高速高精度的数控系统越来越受到行业界的重视。新一代数控系统，作为实现纳米级(10 m)的高速高精度的机械加工控制，被称为纳米级数控系统 。以通常的Ixm为单位输入数控指令，以纳米为单位进行精密的位置计算，输出控制各伺服轴运动的位置指令的“纳米级插补器” 和执行该指令的高速高响应的伺服控制器。该控制器使用了高速CPU和较新的伺服电机及精密的位置测量与反馈元件，实现纳米级进给。纳米级数控系统是实现机床极为平滑和高速高精度进给及实现高性能、高品质加工所必需的关键技术。然而随着工艺水平和控制要求的不断提高，这些控制系统的性能不仅取决于PLC的CPU，还取决于PLC所处的扩展环境，即网络环境的影响。
采用现场总线技术的分布式系统，将控制模块安置在工业现场，通过总线传输数据，比传统的控制系统更具有灵活性，同时可以节省大量的布线，以及降。西门子SIMATIC s7—300集成了PROFIBUS分布式系统的组态功能。这就为智能化纳米级数控系统在网络化方面提供了技术上的保。
基于PROFIBUS的分布式I／O是实现全集成自动化(TIA)的技术关键。通过组态可以方便地由主站PLC中获取整个监控系统的状态参数及运行数据。可以实时监测各个现场数据、报警状态；显示与打印测量数据等各种曲线及报表，并将数据存人实时数据库中。 PLC
1 PROFIBUS—DP简介
PROFIBUS是一种具有国际化、开放化以及不依赖生产商的现场总线标准，它广泛应用于全集成自动化的工业，是目前世界上较成功的现场总线之一。
按照RS485／光纤和IEC61 158-2的定义，PROFIBUS协议分为三类，分别是PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA。其中PROFIBUS-DP主要用于生产自动化，满足自动化工厂中分布式I／O与现场设备之间所需要的高速数据通讯，可满足系统快速响应的要求:PROFIBUS—FMS是用于一般自动化，主要解决车间级通讯问题，完成中等速度传输的循环或非循环的数据交换任务；PROFIBUS—PA主要用于过程自动化，提供本质安全特性，适用于安全性要求比较高及总线供电的场合。
基于PROFIBUS—DP的分布式I／O系统包括3种不同类型的设备:
(1)DP-1类主设备
它是PROFIBUS—DP应用的核心部件，在一个信息周期内，PC机与分布式从站(DP从站)交换信息。主站中的中断确认保证由DP从站来的中断传输
的可靠性。
(2)DP-2类主设备
这种类型的设备，如PLC可编程序控制器、组态设备或操作设备，主要用于DP系统的启动、组态或正常运行过程(如诊断)中的系统操作。这种主 PLC资料网
站可以读取由设备来的输入、输出、诊断和组态数据。
(3)DP-从设备
一个DP从站是一个I／O设备，它读取输入信息并向I／O提供输出信息，输入和输出信息取决于设备类型。
SIMATIC S7-300系列PLC可通过PROFIBUS—DP通讯接口接入PROFIBUS现场总线网络。通过总线的通讯能力，大大扩展了PLC的控制能力和范围
与DCS控制系统各自在离散和过程行业风骚。然而，随着自动化技术的进步，尤其是自动化系统通信技术的飞越式发展，两者正在呈现融合与集成的趋势。这篇来自ARC咨询集团的专业报告对这一热点加以了较为全面的探讨。
离散控制系统(DCS)在过程控制行业中占有支配的地位，而可编程逻辑控制器(PLC) 在离散制造行业中占有统治的地位。在过程控制行业中，过程控制的功能基本上通过采用专有的离散控制系统(DCS)来进行调节控制，而其停止运行的功能寻址则由可编程逻辑控制器(PLC)完成。本文将对DCS与PLC系统的集成应用前景进行探讨。过提控制行业和DCS轰统炼油厂、化工厂、发电厂、造纸厂和金属冶炼厂等一类过程控制行业，总是离不开采用DCS作为过程中的控制系统。其主要的一类控制功能特性，例如：控制器、历史状态、显示、现场输出数据等都是 “分布式”的。包括处理器、v0卡分布、通路和现场连接装置(用于执行命令)在内的分布DCS系统流程图可保证灵活地添加、修正或取消控制点的连接。在某种意义上来说，它们能起到隔离的作用，不致使系统上某单部件的故障影响到其他部件的功能。例如，一个控制闭环的故障不致影响到其他相连闭环回路的功能特性。其工作性能和可靠性确立了DCS系统在过程控制行业中的应用地位。
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离散行业和PLC
PLC是来源于离散行业中的应用。PLC不同于典型的DCS系统选项的地方主要在于，它与控制一个系统的逻辑程序有关。PLC采用物理装置代替硬连线逻辑，并借助于处理器来阅读所有的输入值，并执行程序，向编程状态发出输出指令。这一切都是在重复的扫描过程中完成的，每次扫描约持续几毫秒的时间。一般来说，像汽车和建筑自动化、电子和半导体、机械和运输等一类的离散行业传统上都采用PLC可编程逻辑控制器。
DCS和PLC的共同功能特牲
典型的DCS系统除了能起到控制功能以外，还可将其顺序控制的功能特性，应用于逻辑编程之中。在过程控制功能中发挥作用的同一个处理器也能用于逻辑控制。在连续的过程生产工厂中，逻辑控制和工艺控制是要求互相分离的。这也正是典型的PLC可以获得接受的地方(与DCS系统一起使用)。对于逻辑应用而言，采用DCS系统的方案相对要比采用PLC可编程逻辑控制器更昂贵些。何况，过程的安全停产需要采用一种能独立于过程控制系统的**系统。一个时期以来，在连续过程控制行业的生产中，DCS系统变成了过程控制的同义词，而PLC的功能特性则适合于停工时使用。其中，DCS系统和PLC系统分别用于过程控制和逻辑功能特性，PLC接收来自DCS系统的数据(连续的输人数据)以及来自于现场的数字和模拟输人数据。 PLC资料网
PLC驱动现场各装置的情况(工厂过程中的一部分)纯粹是响应其接收的来自现场的硬接线输入数据，其反应动作完全独立于DCS系统的控制动作。由于PLC接收来自DCS系统的连续输人数据，因此PLC起到了一个数据汇集系统的作用。
3C功能通用的硬件、综合性的技术、加强的通信功能
DCS和PLC系统的处理器始终在不断更新换代，与其所鼓吹的强大处理功能保持同步。与这两者控制器连接的I/O卡也有很强大的处理器。工厂在控制器和I/O板上同时安设模拟和数字信号处理功能是完全符合逻辑的，这是一个它们可以共同发挥作用的地方，两者既“统一”但又“相互独立”。在某些情况下，这一目标已经实现。在较近一届的德国汉诺威博览会上，Yokogawa,ABB、西门子等一类生产厂越来越多地展示了这些产品。DCS和PLC系统的控制器都具有相类似的功能特性，但从应用来看则又是不同的。
在过程生产工厂中，PLC的安全性是安全自动化仪表系统(SIS)运行中的一个主要因素。诸如IEC 61508, IEC 71511和ISA SP85一类的标准事实上已经代替了T它V认证机构所采用的DIN 19250标准。这涉及到对整个自动化仪表系统的认证，而不光是逻辑控制器部分。整体安全水平(SII,)的认证关系到额外的成本，因此，这使得企业用户会尽量设法去降低开发费用，尽t选用较佳的“通用”硬件。对于用户来说，这样做的结果就是节省每一处系统访问的费用。
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ARC咨询集团已经注意到了现场总线基金会(Fieldbu： Foundation, FF)和Proftbus国际用户组织Profibus Nutzer -organisation，PNO )将安全应用放在**的位置上。FF已将其安全自动化仪表系统(FF-SIS )提交TVV认机构审批，并希望该系统能够在2005年底以前到位。 PNO组织在安全规范方面也做了类似的努力，较近也送交TiJV认机构审批，以便使工厂的产品能够在相同的时间内发货。这些规范的要点就是要求享用共同的平台、公用的网络以及与DCS系统共享软件工具。但PLC系统仍然保留其停工关闭时的功能识别特性，同时，还要保证可以避免的停产时间。
制造企业倾向于采用一种公用的平台解决方案，以代替不同系统单元连接和各自拥有的总线。DCS和PLC系统的工程功能始终处于分离的位置，并根据不同的访问控制模式进行必要的改变，这主要是因为一直受到传统的系统总线概念的影响。可以通过以太网设备那样的通用通信平台，从而采用单一的工程工作站来配置DCS和PLC系统，这样也可使公用报警和事故监控系统安装在单一的位置上，以避免租用昂贵的第三方设备来完成源自DCS和PLC两大系统的数据流汇总。通用工程工作站概念有利于公认的标准编程语言(I E C 61134)成为主流语言。PLC与DCS这两种系统在配置的方式上(例如在功能块方面)有许多共同的特点，这为培训人员降低费用方面铺平了道路。事实上，DCS和PLC系统的操作员通用工作站正在不断地得视。至今为止，DCS和PLC系统之间的传统串行接口—Modbus RTU 协议接口继续延长向PLC开放，以便从DCS系统提取数据后做进一步处理。在大部分情况下，PLC将能够从DCS系统进行“阅读”，但不用于作为对DCS 系统的“写入”。这是因为除了数据的传输速度之外，当数据从PLC写入DCS系统时，通信数据的丢失也可能会影响过程的控制功能。PLC和DCS系统之间的接口通常通过一个位于DCS系统终端的附加“网关”硬件来完成。较新的发展趋势是将DCS和PLC系统建立在像以太网那样的公用平台上，并使用 TCP/IP协议进行数据交换。这样，不但可省去DCS系统终端的附加硬件，而且还可以保以更高的速度来传输系统之间的数据，并将这些数据更可靠地建立在系统之中。我们可以想象，具有共同功能特性、应用于不同场合的DCS系统和PLC设置到同一“底板”上，更大地发挥两大系统相互之间的潜力。 PLC资料网
工厂资产管理
ARC 资源公司还特别注意到：“……许多供货商已经开发了有效的工厂资产管理(Plant Asset Management，PAM)解决方案，为用户提供了一个进入过程的有力窗口，使他们能够预先制订维修和操作策略，辨别发生事故前的一切问题，为提高工厂的生产性能和操作优化特性(OpX)提供一个关键的方法。”许多来源于PAM的数据将很有效地从FF HSE或Profibus DP一类的公用总线平台获得，而不是分别通过DCS和PLC系统的通道获得。例如OPC的连通性，保OPC服务器驻留在PLC/DCS操作员工作站上，为一个典型的PAM(客户OPC)提供连续的或历史性的数据。DCS和PLC系统在功能特性方面的结合连同其统一的构建风格，为较大程度地发挥PAM优越提供了一个机会。
PC-Based
操作员工作站能够支持基于bbbbbbs风格的工业PC。这种情况在DCS和PLC系统中都是实际存在的。控制方式继续以各自拥有的硬件和软件为基础，而所采用的网络体系是一种更为公开的标准。其本身不会转化成以PC机为基础的控制方式。用户仍然对传统的控制系统充满信心，同时还吸收了操作终端和网络部分的变化。然而，目前正在出现追捧和推销PC-Based控制器的情况。尤其对于单个控制器应用，这种情况更为显著。PC-Based控制器是否会挤占传统PLC和DCS系统的应用空间还是一个值得讨论的问题。只是不知道PC-Based控制器的市场推销是否将进一步促进DCS和PLC技术走向融合
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