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据中船重工工程师介绍,他们采用的PLC的产品很多,主要选用的是西门子、ABB和欧姆龙的。具体到他所在的烟机设备厂则主要使用的为西门子的S7-300和S7-400系列PLC,当时选用S7-300是因为其所带的功能化模块符合工厂的生产标准,同时,其S7-400的复杂型控制精度也满足生产要求。考虑到性价比和售后服务等各方面因素,其所在部门采用了西门子的这2款系列PLC作为主要的控制工具。
在应用方面,针对实际生产的需要,烟机线上利用PLC主要进行了下列工作:
1.对开关量进行逻辑控制 实现生产线上的逻辑控制、顺序控制。
2.通过PLC对工业生产过程进行控制 在生产过程当中,针对温度压力,流速等模拟量,利用PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序进行处理,完成闭环回路的控制设计与实施。
3.利用PLC搭建网络 利用PLC搭建网络达到PLC之间的,以及PLC与上位机,下位机之间的数据联系。
那么在使用了PLC后给中船重工带来了怎样的改变呢?据技术工程师回答,使用PLC后,生产过程中系统运行的加稳定可观了;使用PLC后不仅减小了原来的手工劳动量,也减少了原料的损耗,以此为基带来了生产效率的大大提升,具体优点体现在:
增加了性,抗干扰能力--- PLC内部电路具有很强的抗干扰能力,性得到了。在使用PLC构成控制系统时,不必要的接线与开关都将减少,由此带来的故障也就会降低。此外,一般PLC都带有硬件故障自我功能,出现故障时可以及时的发出警报信息。这样,整个系统的性得到了保证。
使用加容易---除了逻辑处理功能以外,PLC大多具有完善的数据运算能力,在功能单元的不断升级之下,加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
技术人员上手快--- PLC接口容易,编程语言很容易被技术人员理解。梯形图语言的图形符号很容易让人理解,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事控制生产工作打开了方便之门。
维护方便,容易改造--- 使用PLC大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,不仅缩短了日常的维护工作,出现问题后也能很快的解决。
不过在依靠PLC进行生产控制的同时,我们也要在使用中注意可能出现的各种问题。对此,中船重工工程师给出了下列建议:
1.PLC的安装与布线需要根据生产线的要求合理的进行布局,同时注意后期对系统进行升级时所产生的兼容性问题。
2.选择正确的接点,正确的连接是PLC运行的基础,选择合理的布线方式将大大的节约成本;同时布线时还要注意恶劣环境对线路所造成的影响,比如放潮防磁等工作都应该格外注意。
3.使用时需要注意由系统内部元器件及电路间的电磁辐射所带来的干扰,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响等。
综上所述,对于PLC,我们不仅要用,还要用的好,我们对于PLC不能仅仅局限于简单的底层利用,而应通过PLC技术改造生产方式,提升生产制造的效率,不断的在应用中总结经验;另一方面对于PLC技术来说亦不断的进行亦由此得到了技术革新,在深化应用过程中得以发展。这样,便实现了企业与PLC技术互促互融,得到发展上的螺旋上升。
根据富士康工程师朱诚的介绍,富士康主要使用的PLC产品为三菱和欧姆龙,西门子的s7-200与ABB的PLC也有部分应用。这些PLC的主要应用包括:各种非标准自动化机台、生产制造中流水线的控制、工厂无人化、对机械手的实时通讯、CNC的机械手以及无人化控制,还有一部分PLC用来配合CCD进行系统检测等。既然在如此多的工艺流程中均有PLC的身影,可见PLC在生产控制中犹如兵一样投身于工业制造过程的各个战场,使用不可不谓之广泛。
也许细心的读者可能会发现,富士康的PLC一律选用的是国外。这除了考虑到国外产品拥有较好的性与便捷的控制方式外,还有一部分很大的原因在于对技术的要求。比如朱诚所负责的机台就要求PLC具有较多的I/O控制点,能控制多组脉冲输出,有时还需要温控器对生产进行辅助。另外,作为一家巨型代工厂商,上游生产制造企业也会对他们提出各种建议,相信这也是他们在选择PLC产品过程中的一项重要参考依据。
我们都知道随着科技的发展,工业制造亦从粗放性的生产朝集约性慢慢靠拢。根据朱诚的介绍,在使用PLC后为富士康带来了下列比较明显的转变:
减少人力---很多地方利用PLC替代工人对系统进行检测和控制;
提率---使用PLC控制缩短了产品的生产周期,提高了生产效率;
节约成本---PLC控制精度高,有利于降;
减少工伤---很多恶劣的环境中利用PLC进行控制,避免员工受伤;
改善环境---使用PLC对生产完后的废水、废材料进行监控和处理,避免对环境产生影响。
当然,使用PLC好处众多,却也难免会出现各种各样的故障问题。比如在使用PLC对温度控制中就有很严格的精度要求,富士康就要求PID调节控制精度在0.1的范围以内。有的时候也会碰到各种干扰导致脉冲输出丢失的现象,这时候就要求的寻找到干扰源。朱诚说,他们现下碰到的大问题在于CCD检测精度不够高,无法达到预定要求,现在正在积寻找解决方案。
后,在PLC的使用经验上,朱诚提出了以下几条供大家参考:
1. 在PLC在选型是时要注意根据实际所需功能和容量进行选择,并考虑维护的方便性,备件的通用性,是否易于扩展,有无特殊功能要求等。
2. 编程时尽量利用PLC内部功能软元件,充分调用中间状态,使程序具有完整连贯性,易于开发。这样可以很大程度的减少硬件投入,降低生产成本。
3. 在条件允许的情况下立每一路输出,便于控制和检查,也保护其它输出回路---当一个输出点出现故障时只会导致相应输出回路失控。
从上述对富士康的采访我们不难看出,PLC在生产控制中占有举足轻重的地位,作为制造生产的兵,PLC不断的升级与拓展,越来越多的应用在制造业各个生产环节,成为制造业中生产控制的中坚力量。
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。杨教授解释到: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。
1.ABB简介
ABB集团位列企业,集团总部位于瑞士苏黎世。其在制造业的业务构成主要包括电力产品部、电力系统部、离散自动化与运动控制部、低压产品部和过程自动化部。其中离散自动化与运动控制部主要对PLC和DCS市场负责,在这两个领域ABB均是强有力的供应商,处于者地位。ABB的PLC产品主要以其灵活性普遍应用于中、小型市场;其DCS产品则在市场占有率中处于主导地位,稳坐市场的头把交椅。
2.ABB之PLC
ABB公司的PLC产品主要包括AC31系列PLC、PLUTO系列PLC、AC500系列PLC和AC500-eCo系列PLC。其中AC500和AC500-eCo系列应用十分广泛,覆盖了电力、化工、造纸、汽车等制造行业。
图1 ABB AC500型号PLC
AC500大的特点就是其灵活性,在高性和简便操作的支持下,它可以根据客户的需求与其他各类产品产生交集,这种简便的拓展性使其能够适应各种不同自动化任务。在连接方面,AC500 可按用户的需求在同一个控制系统中,并行使用不同种类的总线系统。当用户需要升级CPU 时,只需要换CPU 模块即可实现,不需要对软件、通讯模块和I/O 模块进行调整。此外,AC500还具有出色的编程软件:AC500 Control Builder 。它提供符合EC61131-3 标准的编程环境,支持这一标准下的所有编程语言,让用户学习使用起来加容易。
图2 ABB AC500-eCo型号PLC
ABB的AC500-eCo系列PLC属于紧凑型的控制系统,它能较好的实现各类顺序控制和传动控制,确保控制目标的实现。它的可拓展性和模块化结构使用户可根据需求灵活配置。此外,为了满足数据交换的要求,AC500-eCo集成了COM1接口,可配置为MODBUS主/从或CS31主站,同时提供COM2和SD卡作为可选件。
3.ABB之DCS
ABB的DCS产品主要有Harmony/INFI 90 控制系统,由控制系统部直接实施和管理的AC800F,AC800M 以及Industrial IT System 800xA系列。
图3 ABB AC800F型号DCS系统
AC800F为用户提供了一个全新的自动控制方案,即将简单工程的思想集成到开放、的系统结构中,拥有的冗余设计可供选择:PROFIBUS,FOUNDATION Fieldbus或HART。这种冗余模式提升了系统的性和工厂设备的可用率,同时亦避免了生产停机所带来的损失。AC800F支持多种总线结构,考虑到用户的需求,通过AC800F的模块化设计,可应用在多种类型的控制需求之中。
图4 ABB AC800M型号DCS系统
AC800M是Compact Products 800系列产品中的一个重要组件,它是一款基于导轨安装的模块化的控制器,包含了CPU、通信模块、电源模块及一系列附件。集成了多种通信功能、可以实现冗余,并且支持宽范围的I/O信号,同时也包括在危险区域的本质信号。AC800M控制器通过Compact Control Builder编程软件为其编程组态,使得AC800M控制器可以实现各种控制应用。此外,它可以重复使用代码和库文件的功能特点也使AC800M的应用程序加容易组态和建立。
4.ABB市场分析
ABB的PLC用途广泛,在冶金(黑色金属和有色金属)、电力、造纸、建材、化工等方面多有ABB PLC的应用,同时ABB还不断开拓新的市场,近年来在矿上开采、气、大型船舶控制上新的应用成果。特别是在我国倡导节能减排的思想下,ABB着力PLC在新能源上的应用,在风力发电、太阳能发电生物质能发电等项目上均可以看到ABB的身影。
作为传统的DCS厂商,ABB稳坐DCS市场头把交易。但从近几年的发展以及金融危机所带的影响来看,的宝座也不断受到来自Emerson等大型厂商的冲击。从行业历史发展来看,ABB 雄霸DCS电力市场,同时造纸和水泥行业稳中有升。不过近几年,由于电力市场的萎靡不振,ABB 的电力业务并没有较大的突破,在造纸和水泥行业也由于本身处于一个较高的地位,缺少发展的空间。ABB 在中国市场的基数很大,实现持续增长,只能依靠行业的突破来实现。在策略上,ABB也开始加重视石化、轻工以及投资市场。
5.小结
PLC和DCS作为工业控制领域的战场主力,为制造业的各种自动化控制设备提供的控制应用手段。作为自动化控制系统大的供应商之一,ABB在PLC以及DCS产品上已经拥有了40多年的行业经验,持续不断的新产品升级与功能转型、的系统解决方案和良好的售后技术支持使ABB一路PLC和DCS市场。在这场没有终点的长跑比赛上,相信ABB会将未来牢牢的把握在自己的手中。



1.西门子简介
西门子(SIEMENS)股份公司是世界大的机电类公司之一,其工业业务领域由工业自动化与驱动技术集团(IA&DT)、工业解决方案集团、交通集团、楼宇科技集团和欧司朗集团组成。IA&DT是西门子在华业务的支柱,在制造自动化、过程自动化、楼宇电气安装及电子装配系统领域提供高质量的产品、系统、应用务。在PLC市场上西门子保持着的傲人战绩;在DCS方面,西门子作为后起之秀,虽未拔头筹,其发展之快也令人不可小觑。
2.西门子PLC
在西门子PLC这个大家庭里人口众多,充当关键人物的分别为LOGO,S7-200,S7-1200,S7-300,S7-400系列。若探讨家族通性,西门子S7系列PLC具有体积小、速度快;标准化的应用模式和较强的网络通信能力;功能强,性高等优点。按应用类型划分,S7系列PLC产品可分为微型PLC(如S7-200),小规模性能要求的PLC(如S7-300)和中、要求的PLC(如S7-400)等。
图1 西门子LOGO系列PLC
西门子自从2004年9月发布了S7-200系列PLC后,便一发而不可收拾。发展到今天,经过参数和技术的不断新和完善,其应用已经十分广泛。S7-200PLC作为小型化的PLC,基本可以满足各种行业,各种场合对检测和控制的要求。同时,S7-200PLC的强大功能使其无论单机运行,或连成网络都能实现复杂的控制功能。如今,S7-200在制造业中左右逢源,已经成为的“香饽饽”了。
图2 西门子S7-200系列PLC
西门子S7-300系列PLC是模块化的小型PLC系统,一般适用于中等性能要求。各种单的模块之间可进行组合构成满足不同要求的中型控制系统。与S7-200比较,S7-300PLC在结构上进行了模块化设计;指令运算速度加快捷(通常为0.6~~0.1us);S7-300采用浮点数的运算方式在处理数据时候;其带有的标准用户接口软件工具可以很方便的让用户为所有模块进行参数赋值;值得一提的是,方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内,省去了人机界面编程的麻烦。
图3 西门子S7-300系列PLC
西门子S7-400PLC是用于中、性能范围的可编程序控制器。S7-400PLC采用模块化无风扇的设计,,同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU,并配有多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组合成不同的系统。当控制系统规模扩大或升级时,只要适当地增加一些模板,便能使系统升级从而满足用户的需要。
图4 西门子S7-400系列PLC
西门子S7系列经过不断的发展和完善而日渐成熟,以此为基牢牢的占据着市场羊的位置,毫不夸张的说,西门子这3个系列的PLC宛如一支,从海陆空3位一体捍卫着西门子PLC市场的霸主地位。
3.西门子DCS
西门子的DCS产品主要有:PCS-7,SPPA-T3000。其中SPPA-T3000主要用于电力行业,PCS-7主要用在其他行业。
PCS-7是具有系统特性和特可升级结构的通用过程控制系统,它将灵活的模块化冗余技术以及统一的数据管理、通讯和组态等强大的性能组合在一起,是以经济、的方式组建和运行控制技术工厂的理想基础。
PCS-7还具有常规过程控制系统所不具备的优点。它具有灵活的系统结构,可以随时根据要求通过无缝集成附加功能的方式扩展控制技术功能,例如可用于批次过程自动化、物料传送控制、资产管理、应用、过程数据分析/管理或MES任务。
图5 PCS7过程控制系统典型应用结构图
电力是西门子优势的,同时PCS-7在冶金的应用发展也比较,冶金是西门子大中型PLC的优势,因此对于推广DCS本身就带有优势。近两年PCS-7的业绩增长,带给市场一轮又一轮的冲击。
4.西门子市场应用分析
一直以来,西门子在PLC市场都处于的位置,广泛的产品类型使其无论是面对控制、传动还是检测的要求,都获得良好的口碑从而获得了客户的认可;其PLCS7系列产品被广泛的应用于电力、钢铁、化工等制造行业,通过PLC不断改造企业生产方式和技术手段,使企业的生产效率与自动化程度越来越高。
就DSC领域而言,面对Honeywell、Emerson、Yokogawa这些具有多年历史的流程解决方案提供商来讲,西门子宛如“小荷才露尖尖角”。但是西门子在对于DCS业务的推广过程中另辟蹊径,利用其广泛的市场基础,打出了“位,能”的口号使其在市场上也呈“早有蜻蜓立上头”之势。与此同时,一系列项目的顺利实施使西门子在DCS领域的口碑越来越好,这些项目从感官上大的刺激了企业与用户,使得西门子的PCS-7进入了人们的眼球。配合紧密的市场活动宣传,用户对PCS-7的认知不断加深,在个别项目的投标上,令老牌的DCS厂商也难以招架。
近年来,西门子在保持电力市场的优势下,不仅在石化、冶金和化工等传统工业上逐步扩大其影响力,还不断拓展其业务领域,大力开拓水泥、玻璃行业的市场。西门子在发展PLC和DCS业务的同时,也积的发展现场仪表业务,积进行本土化生产并与本土厂商保持合作,从整体上提升西门子在市场的竞争力。
5.小结
从建立之初,可持续性就一直是西门子公司的显著特征。经过多年的发展,西门子在制造业中已经成为了耳熟能详的代表,PLC和DCS的技术在发展中趋于大成,有的产品甚至在制造业中扮演着霸主的地位。其PLC产品应用之广,DCS系统发展之快,令其他厂商瞠目结舌。在今后风云莫测的市场变幻下,西门子能否一如既往的保持“强秦”地位,且让我们留待时间去考证。