6ES7368-3BB01-0AA0详细使用

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 PLC和DCS作为自动控制领域的重要控制设施，越来越广泛的应用在各种生产控制现场中。在制造业这个生产大系统中，它们已经成为了的控制工具。针对PLC和DCS系统的应用，我们常常有这样的疑惑：PLC与DCS之间有什么区别和联系？使用时到底哪些方面是需要我们特别注意的？现阶段制约其技术发展的瓶颈又是什么？对此，e-works与从事多年PLC和DCS应用研究工作的华南理工大学副教授杨红进行了交流，探寻PLC和DCS的发展之谜。

，工欲善其事，必先利其器。对于PLC和DCS之间的区别我们有个清晰的界定，别看它们同为控制工具，实际功能却大相径庭。所谓分散控制系统（DCS）是融计算机技术、控制技术、通信技术、CRT技术为一体，它主要是针对生产过程进行监视、控制、操作和管理的一种控制系统。而PLC叫可编程逻辑控制器。DCS和PLC用相似的地方，就是软件组态的基本配置，但是DCS强大。例如数据库生成，历史数据生成，图形生成，报表生成和控制组态等。PLC控制的对象一般都比较简单，DCS则可以控制企业的全部设备，成为枢纽。在生产控制的战场上它们一为将才，一为帅才，相互之间不存在谁控制谁。PLC可以给信号DCS，反过来DCS也可以给信号于PLC，两者互相配合，其主从关系主要取决于对设备的要求。

PLC的发展十分，随之也从技术上带来了各种挑战，谈到如何突破现阶段PLC的发展瓶颈时，杨教授提出我们应该放宽眼界，思考如何实现一个国家层面的、通用的、共性的、的PLC平台？一个PLC通用平台，无论是作为信息化产品、控制技术产品还是两化融合的骨干产品，都应该被关注。平台包括研发/设计、制造、应用三部分，并给出通用PLC平台具体产品目标要求（系统硬件、软件）、功能要求（硬件、软件的通用性技术指标，性能的性与性指标）。

回顾DCS的发展之路，各个技术阶段的划分很重要的一点就是依仗微处理器的位数增加，有人甚至提出微处理器新换代一次，DCS技术就会升一级。对此杨教授认为DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS技术必然随着微处理器的技术不断新换代以顺应新系统的需要。

   针对硝烟四起的PLC和DCS市场，国外强企一直占主导地位，本土产品举步维艰，针对此种现状，杨教授结合上述所说，对国内PLC市场提出下列建议：

，建设一个国家层面的、通用的、共性的、的PLC平台。

二，从市场细分着手，以软件带动硬件发展。

三，共性技术的开发及所有权应归国家，推广方式可以借鉴国外经验。

后，未来的PLC和DCS市场会朝着什么方向发展，杨教授做出这样的预测：长期以来，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。在未来的较长时间里，这种格局将继续保持下去。对于DCS系统来说，小型化、多样化、PC化和开放性是未来发展的主要方向。目前小型DCS所占有的市场，已逐步与PLC、工业PC、FCS共享。今后小型DCS可能与这三种系统融合，而且“软DCS”技术将在小型DCS中得到发展。PC-based控制将加广泛地应用于中小规模的过程控制中，各DCS厂商也将纷纷推出基于工业PC的小型DCS系统。开放性的DCS系统将同时向上和向下双向延伸，使来自生产过程的现场数据在整个企业内部自由流动，实现信息技术与控制技术的无缝连接，向着测控管一体化方向发展。

 和利时公司LK系列PLC自2006年面世以来，已经经受住了现场恶劣环境的考验、满足了复杂的用户需求。经过多年在水利水电行业的产品销售、系统集成应用的经验，和利时公司总结出了LK在水利水电行业应用的解决方案。

LK在水利水电行业的应用主要包括：水电厂计算机监控系统、泵站计算机监控系统、闸门计算机监控系统、灌区调度计算机监控系统等的应用。

LK在水利水电行业的应用特点如下：

开放式的系统设计

LK产品充分考虑了系统改造和扩建的系统集成问题，LK提供了多种开放式的通讯协议和接口，包括ModbusRTU主从站串行接口、串行自由协议接口、ModbusTcp以太网接口、OPC通讯接口软件。

合理的通讯接口配置

PLC的CPU集成Ethernet接口、RS232、RS485串行接口。而对于PLC控制系统通常配置的CANopen，DeviceNet，AS-i等端口由于在水利水电中的没有应用，减少这些通讯接口的配置，大大降低了PLC无效的系统消耗和内存消耗，提高CPU的运行效率。

站间通讯

泵站、水电厂计算机监控系统中各机组现地控制单元PLC间以及与公用现地控制单元PLC间有大量数据通讯，以实现全泵站机组的协调控制。LK提供了站间通讯功能，通过站间引用通讯数据功能块方便实现各站之间数据的交换。

高性价比冗余控制

LK单机架冗余方案，即满足了水利水电项目高性的要求，又有具有竞争力的价格，为水利水电监控系统提供了具有性价比的选择。LK单机架冗余方案每套PLC选用一个有双CPU插槽的冗余机架，两个支持冗余系统的LK210CPU。两个CPU互为热备，当一个CPU出现故障，或与上位组态软件通讯故障时，系统切换到热备的CPU上，CPU切换的时间为一个扫描周期，保证控制系统的不中断。除了CPU冗余，LK单机架冗余系统还支持电源冗余、网络冗余以及总线冗余。

平面光波导PLC是英文Planar Lightwave Circuit的缩写，是平面光波导技术。早在几年前，平面光波导技术就能够使光子在晶圆中传输，并已在WDM系统中广泛应用，主要是阵列波导光栅（AWG）复用/解复用模块。近日，河南仕佳光子科技有限公司安俊明博士发表了《PLC光无源器件的现状及展望》，针对PLC光无源器件的技术现状作了阐述。

PLC光无源器件技术的类

类是波分复用器-平面光波导器件，其中又分为刻蚀衍射光栅EDG、微环谐振器解复用器、阵列波导光栅AWG和光子晶体解复用器这几大类。

安博士还介绍了AWG的工作原理，其中AWG芯片是主干网、数据、光互连的关键芯片。不同材料系的AWG性能参数也不同，其中二氧化硅波导的折射率差为0.75%，波导尺寸为6 mm′6mm，弯曲半径为5mm，40通道芯片尺寸为45mm′20mm，大的优点是，单使用的损耗低；SOI波导的折射率差为40%，波导尺寸为500nm′200nm，弯曲半径为5mm；16通道芯片尺寸为580mm′170mm，属于集成使用，亚微米加工，因此耦合难度大；InGaAsP/InP波导的尺寸为2.5 m m′0.5mm，弯曲半径为500mm，属于集成使用，损耗稍高，但是价格贵。

硅基二氧化硅AWG需要克服三大难点：均匀的材料生长、相位控制以减少串扰及退火应力补偿，其大通道数高达512通道。

Si纳米线波导AWG的波导尺寸在300nm-500nm，Ghent大学制备出了8通道、400GHz硅纳米线AWG，尺寸仅为200mm′350mm，器件插损仅-1.1dB，串扰为-25dB。

硅纳米线AWG关键工艺在于电子束或深紫外和ICP干法刻蚀，需要克服三大难点：EB光刻密集纳米线波导均匀性、EB写场拼结问题(断开或错位) 及EB光刻、ICP刻蚀侧壁光滑性。

64通道、50GHz InP AWG的禁带为1.05 mm，GaInAsP为0.5 mm厚，上面覆盖1.5 mm厚的InP。深脊型波导宽度为2.55 mm，刻蚀深度为4.5 mm。NTT采用深脊型结构，实现偏振无关，其尺寸为3.6mm′7.0mm；输入/输出波导展宽为4 mm；输出波导间隔为25 mm；阵列波导弯曲半径为500 mm；输入/输出波导弯曲半径为250 mm；插损在14.4-16.4dB间，串扰小于-20dB。

PLC光无源器件技术的二类

二类为PLC光分路器，属于光纤到户的光子器件。PLC平面波导型光分路器采用高度集成的制备技术，分路数多达128路，采用光刻、生长和干法刻蚀工艺，在石英衬底上形成掩埋光波导，实现光功率分配，是光分路器生产的技术。目前掌握这种技术的公司，国外有NTT、AiDi、Hitachi Cable、Wooriro、PPI、Fi-Ra，Neon、Corecross、QNIX、Enablence。还有一种采用玻璃基离子交换制备技术，该技术的工艺简单、设备投资少，国外有法国的Teem Photonics公司和以色列ColorChip公司，国内曾有报道浙江大学也掌握了该技术。

目前，PLC光分路器晶圆制备工艺流程分6大步骤共19个工序。依次为：芯区生长－退火、生长硬掩膜、光刻（涂胶、前烘、、显影、后烘）、刻蚀硬掩膜、去光刻胶、刻蚀芯区、去硬掩膜、清洗、生长上包层、退火（重复多次）。

PLC光无源器件技术的三类

三种类型为无源与有源功能器件混合集成，有AWG与可调谐衰减器（VOA）集成、AWG与热光开关集成的光上下路器（OADM）这两种集成方式。

二氧化硅平台混合集成有LD倒装和PD侧面贴装两种方式。而封装模块-片上倒装结构属于SOI平台混合集成，有LD倒装和PD表面贴装两道工序，比二氧化硅平台少一个工序。

混合集成工艺-LD倒装焊采用两侧台阶标记的方式，SOI平台混合集成LD倒装

混合集成工艺-PD表面贴装，采用面探测器，NTT以前用波导型探测器。相比较两种探测器，面探测器对准容差大，简化了工艺。

PLC光无源器件技术的四类

四种类型为SOI纳米线AWG与Ge探测器单片集成，属于硅基器件混合、单片集成。

PLC光无源器件技术的五类

五种类型为InP基单片集成（PIC），其中Infinera公司是PIC集成芯片代表。InP基单片集成Key Innovation PIC是技术上的，属于有源光子的集成，具有空间小、能耗低、性高的特点，能够实现数字带宽，带来部署和管理的灵活性。

目前光子集成实现了传送IP化，单蚀刻，大规模InP光子集成、每芯片100Gb/s WDM系统容量、一对PIC集成了62个分离Tx&Rx

Infinera InP基集成实现了光纤耦合次数减少30倍，空间占用减少3倍，并且功率消耗减少50%，相对而言，优势明显。

目前，国内光通信产业链在系统集成这一环节实力雄厚，其为、中兴、峰火均已跃居世界。但是不可否认的是，我国在上游芯片这一块的技术比较弱，只有低端有源可以自产，芯片全部依赖进口。国内在模块这一环节的实力算是比较强，以光迅昂纳等为代表，总体而方属于经组装为主的封装大国。众所周知，光通信产业链的基础在于芯片，只有掌握了芯片集成技术，整个产业链才得以很好的延伸下去。

 台达EH系列是一款非常的PLC，自推出市场以来，受到广大客户的。

台达EH系列是一款可扩充高功能型PLC，具有高速度、、涵盖应用层面广泛的特点。在原有的模拟输入输出模块、温度模块的基础上，中达电通今年又新推出几种特殊功能模块，主要针对应用中需要高速处理的控制场合，包括单轴定位模块01PU、1CH高速计数器模块01HC、2CH高速计数器模块02HC，大的丰富了PLC应用功能，使其加适应工业控制环境中的不同需求。

DVP01PU定位控制模块主要可应用于步进或伺服驱动系统之速度或位置控制，具有200KHz脉波输出，输出采用高速LineDriver接口或NPN开集输出，高噪声抑制；可透过程序指令FROM/TO来读写模块内之资料；模块内建原点复归、寸动运动、单段速定位运动、连续两段速定位运动、变速度运动、手摇轮(MPG)输入等八种行程控制模式及梯形曲线和S曲线两种脉波加速曲线；DVP01PU定位控制模块是一个容易使用的立单轴脉波定位模块，适用于得以接收脉波控制的各种运用场合，由于定位控制的运算有专门的硬件来完成，简化了程序撰写和调试，能够轻松实现工件的运动定位控制，是PLC较为高阶的应用。

DVP01HC、DVP02HC则是1信道和2信道的硬件高速计数模块，可接受外部200kHz之计数脉波信号，如1相或2相之编码器(Encoder)信号等；该功能模块具有上数及下数(AB相2相输入)、正转脉波/反转脉波(1相2输入)及计数脉波/方向(1相1输入)等三种计数模式，计数脉波可按1倍频、2倍频、4倍频处理，电压可选用通用的5V，12V及24V，这样可以满足绝大多数各种不同类型的传感器要求；另外模块还提供初始值设置的命令输入端(PRESET)和计数禁止命令输入端(DISABLE)，方便对计数进行控制；模块输出部分具有2个分别立隔离的输出点YH0、YH1，当计数值与设定值相等时相对应之输出点将导通，由于采用硬件电路比较及输出设定，不占用主机指令循环时间，因此输出点可以作到对比较结果进行实时处理；模块内之数据也通过指令FROM/TO来读写，十分便利，适用于有高速脉波计数的场合。

三种模块均采用固定式端子台，导轨式安装，并都具有符合MODBUS协议的RS485通讯口，安装、接线和调试都十分方便，面板配有各种应用指示灯，模块运行情况一目了然。作为EH系列的新成员，他们与原有的功能模块相互，很大程度上提高了EH机种的应用范围，增强了该机型的综合应用性能和竞争力，并广泛适用于纺织机械、包装机械、造纸设备等各行各业，能够满足各种有较高要求的应用场合的需求。据悉，台达在近期还将推出多路脉波输出模块、以太网模块等功能模块，使台达PLC家族成员为丰富，功能加完善

下面从8个方面对PLC与继电器控制逻辑的性能和价格进行相比较：

    ① 控制逻辑：继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外继电器触点数目有限，每只一般只有4～8对触点，因此灵活性和扩展性都很差。而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为“软接线”，其连线少，体积小，加之PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性都很好。PLC由中大规模集成电路组成，功耗小。

     ② 工作方式：当电流接通时，继电控制线路中各继电器都处于受约状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合。而PLC的控制逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间是短暂的。

     ③ 控制速度：继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低。触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动问题。

     ④ 控制：继电控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行控制。时间继电器一般分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等，其定时精度不高，定时时间易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难。有些特殊的时间继电器结构复杂，不便维护。

    PLC使用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，定时范围一般从0.1 s到若干分钟甚至长，用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来控时时间，定时精度小于10 ms且定时时间不受环境的影响。

     ⑤ 计数控制：PLC能实现计数功能，而继电控制逻辑一般不具备计数控制功能。

     ⑥ 设计与施工：使用继电控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计(包括梯形图和程序设计)可以同时进行，，且调试和修改都很方便。

    ⑦ 性和可维护性：继电控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并械磨损，寿命短，因此性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，它体积小、寿命长、性高。PLC还配备有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。

     ⑧ 价格：继电控制逻辑使用机械开关、继电器和接触器，价格比较。而PLC使用中大规模集成电路，价格比较昂贵