成都西门子中国代理商通讯电缆供应商

随着微电子技术的飞速发展，控制技术日臻完善和成熟，作为工业控制部件的PLC，其控制功能越来越强，体积越来越小，运行也越来越高速。易盈自动化公司旗下的易控王PLC采用ARM控制芯片，编程软件兼容三菱PLC编程软件，价格只需进口的一半，修改维护非常方便，广泛应用于木机制造设备。为厂家提供交钥匙服务，从整机控制系统设计、选型到编程调试都可以提供一站式服务。
二、系统概述
包装机的控制对象由主控柜、副控柜和两个现场操作盒组成。主控柜内主要有PLC和称重指示控制仪F701以及码盘设定器、袋计数器等。副控柜主要为交流接触器和热继电器，分别控制M1风机电机、M2提升机构电机、M3传送机构电机，其中提升机构由于有升有降，所以用了两个接触器。现场操作盒AR1用于料口升降控制，AR2用于传送控制。
控制对象对应IO点表
1、3个电机M1、M2、M3；（Y00,Y001.,Y002）
2、4个两位五通电磁阀配合气缸分别控制投料门1（电磁阀YV1）、投料门2（电磁阀YV2、）排料门（电磁阀YV4）和袋口夹松开（电磁阀YV5）；（Y003,Y004,Y005,Y006）
3、6个限位开关，SQ1为投料门关位置，SQ3为排料门关位置，SQ4、SQ5、SQ6、SQ7分别对应装袋提升机构的料口上位、下位、上限、下限；（X00,X01,X02,X03,X04,X05）
4、1个光电开关SQ11用于料包到传送链板尽头。（X06）
主要的机械装置有称量料斗、板式输送机、装袋机构、控制门、排料门等。由于切片是粒状的均匀颗粒，同粉状物料相比流动性好且不粘附，所以靠自重来落料即可，料斗也不用做特殊操作。其中控制门采用的是双闸门，控制门1和2全开时为快投料，控制门2关闭1开启时为慢投料。
三、包装工艺过程
1、称量过程
此系统有自动和手动两种操作方式，但手动方式也是由PLC实现的。手动方式主要用于调试、维修和排除故障，所以以自动操作为例介绍。PLC向F701发扣除皮重信号后（此时净重立即设置为0），打开控制门1和2，由料仓向称量料斗投料（快投料速度约23kg/s），当达到预置值时关闭控制门2，将快投料改为慢投料（速度约为2kg/s），当料量达到落差值时关闭控制门1，投料结束。稳定后PLC向F701发数据保持信号，F70动的与设置的不足、过量、上限值比较，若适量则“称好”灯亮，若过量或欠量则“差”灯亮并报警。
2、提升机构动作及放料过程
将空袋夹在放料口上加好，按AR1的“料口升”按钮待“称好”灯亮后料口自动升到上位，风机启动充气15s，充气结束后打开排料门开始放料，当F701发出接近零信号后5s关闭排料门，然后自动松开袋口夹，同时袋计数加1，PLC向F701发一个皮重复位命令信号（取消去皮重操作），装满料的袋脱离料口放置在传送机上。
3、传送过程
按AR2的“传送启动”按钮，M4启动自动传送一个袋位停止，由人工袋口，料口自动降至下位。以后每称好一袋，按传送启动按钮袋即顺序向前传送一个工位。如此循环往复。用叉车及时将传送机上的袋叉走。欠量时允许通过按“慢投”按钮进行补料并自动达到适量;过量时系统除报警外无纠正措施，须按“强制”按钮打开排料门放料。
四、PLC控制系统
此包装系统的控制部分选用的是三菱国产PLC，价格大概是进口三菱的一半，技术上与三菱完成兼容。
产品型号：EX1S-32MR
产品特点：易控王EX1S嵌入式PLC继电器输出系列标准配置EX1S-32MR16路输入、16路输出。功能介绍如下:工作电源DC24V,编程软件兼容日本三菱FXGP_WIN-C梯形图软件,32路I/0输入输出，其中输入16路，输出16路（MR:继电器型）,本机采用进口工业级芯片设计，可适应高电磁干扰的工业环境,高速运算，基本指令每步0.5,通信接口有RS232,有扩展接口，可以方便地连接模拟量输入输出、I/O等扩展模块,程序空间为2000步。,内部继电器512点,状态继电器128点,定时器64点,计数器32点,数据寄存器256点,EEPROM数据掉电记忆,编程语言采用梯形图,采用循环扫描工作方式,内置24V/500mA直流电源，可供外围设备使用，如接近传感器等其它元件,体化紧凑型设计，长×宽×高为180×100×26mm,容易安装使用便利的固定孔安装,安装开孔尺寸为:长×宽172×82mm.
五、小结

控制系统采用PLC控制，可确保系统的性和控制度。称量精度设计为1000kg±0.8k，该系统自使用以来，经过计量部门两次测试，整个系统的动态计量精度0.2‰

一、概述

上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上新型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现，将给自动化领域带来又一次，其深度和广度将过历史的任何一次，从而开创自动化的新纪元。

在有些行业，FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。本文试就PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异作一分析，指出它们之间的渊源及发展方向。

二、PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点

目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下：

1、PLC

1.1 从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。

1.2 连续PID控制等多功能，PID在中断站中。

1.3 可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。

1.4 也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。

1.5 PLC网格既可作为立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。

1.6 大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。

1.7 PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。

1.8 主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

1.9 制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。

2、DCS或TDCS

2.1 分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术。

2.2 从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。

2.3 PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。

2.4 是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。

2.5 模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。

2.6 一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。

2.7 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。

2.8 缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。

2.9 用于大规模的连续过程控制，如石化等。

2.10 制造商：Bailey（美）、Westinghous（美）、HITACH（日）、LEEDS&NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB（瑞士）、Hartmann&Braun（德）、Yokogawa（日）、Honewell（美国）、（美）等。

3、FCS

3.1 基本任务是：本质（本征）、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。

3.2 全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。

3.3 用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制，取代每台仪器两根线。

3.4 在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。

3.5 多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。

3.6 是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。

3.7 用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。

3.8 由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。

3.9 局域网，再可与internet相通。

3.10 改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。

3.11 制造商：美Honeywell、Smar、Fisher—Rosemount、AB/Rockwell、Elsag—Bailey、Foxboro、Yamatake、日Yokogawa、欧Siemens、GEC—Alsthom、Schneider、proces—Data、ABB等。

3.12 3类FCS的典型1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是重要的，典型产品是FF、WorldFIP、Profibus—PA；2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车，典型产品是Profibus—DP、CANbus；3）多点控制如楼宇自动化，典型产品是LONWork、Profibus—FMS。

从上述基本要点的描述中，我们是否注意到一点，用于过程控制的三大系统，没有一个是针对电站而开发的，或者说，在他们开发的初期，都并非以电站做系统的控制对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为适用范围，有的在适用范围中根本就不提电站。现在奇怪的是，这三大控制系统，尤其是DCS、PLC，都在电站得到了广泛应用，而且效果也非常好。

三、三大控制系统之间的差异

我们已经知道，FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了性的一步。而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。下一节就仅以DCS与FCS进行比较。在的章节中，实际上已涉及到DCS与FCS的差异，下面将就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述。

1、差异要点·DCS

DCS系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。

通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS系统的相对优点与弱点。

（1）系统能处理多少I/O信息。（2）系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。（3）能适应多少用户和装置（CRT、控制站等）。（4）传输数据的完整性是怎样检查的。（5）数据公路的大允许长度是多少。（6）数据公路能支持多少支路。（7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记录装置等）。

为**通信的完整，大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。

为了**系统的性，使用了复杂的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规则，用以**所传输的数据被接收，并且被理解得和发送的数据一样。

目前在DCS系统中一般使用两类通信手段，即同步的和异步的，同步通信依靠一个时钟信号来调节数据的传输和接收，异步网络采用没有时钟的报告系统。

2、FCSFCS的关键要点有三点

2.1 FCS系统的是总线协议，即总线标准的章节已经叙述，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。

为了使现场总线满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，在IEC标准，现场总线通讯协议模型的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。为了实现互操作，每个现场总线装置都用装置描述DD来描述。DD能够认为是装置的一个驱动器，它包括所有必要的参数描述和主站所需的操作步骤。由于DD包括描述装置通信所需的所有信息，并且与主站无关，所以可以使现场装置实现真正的互操作性。

实际情况是否如上述一致，回答是否定的。目前通过的现场总线标准含8种类型，而原IEO标准只是8种类型之一，与其它7种类型总线的地位是平等的。其它7种总线，不论其市场占有率有多少，每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统，形成产品，而原IEC现场总线标准，是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。所以，要实现这些总线的相互兼容和互操作，就目前状态而言，几乎是不可能的。

通过上述，我们是否可以得出这样一种映象：开放的现场总线控制系统的互操作性，就一个特定类型的现场总线而言，只要遵循该类型现场总线的总线协议，对其产品是开放的，并具有互操作性。换句话说，不论什么厂家的产品，也不一家是该现场总线公司的产品，只要遵循该总线的总线协议，产品之间是开放的，并具有互操作性，就可以组成总线网络。

2.2 FCS系统的基础是数字智能现场装置

数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑，是基础，道理很简单，FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协议，即相关的通讯规约，不具备数字通信功能，那么所谓双向数字通信只是一句空话，也不能称之为现场总线控制系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。如果现场装置不是多功能智能化的产品，那么现场总线控制系统的特点也就不存在了，所谓简化系统、方便设计、利于维护等优越性也是虚的。

2.3 FCS系统的本质是信息处理现场化

对于一个控制系统，无论是采用DCS还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采用现场总线后，可以从现场得到多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力，另一方面要让大量信息在现场就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。

减少信息往返是网络设计和系统组态的一条重要原则。减少信息往返常常可带来改善系统响应时间的好处。因此，网络设计时应将相互间信息交换量大的节点，放在同一条支路里。

减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时仍应以节省投资为原则来做选择。如果所选择系统的响应时间允许的话，应选节省线缆的方案。如所选系统的响应时间比较紧张，稍微减少一点信息的传输就够用了，那就应选减少信息传输的方案。

现在一些带现场总线的现场仪表本身装了许多功能块，虽然不同产品同种功能块在性能上会稍有差别，但一个网络支路上有许多功能雷同功能块的情况是客观存在的。选用哪一个现场仪表上的功能块，是系统组态要解决的问题。

考虑这个问题的原则是：尽量减少总线上的信息往返。一般可以选择与该功能有关的信息输出多的那台仪表上的功能块。

3、典型系统比较

通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。传统的过程控制仪表系统每个现场装置到控制室都需使用一对的双绞线，以传送4~20mA信号，每个现场装置到接线盒的双绞线仍然可以使用，但是从现场接线盒到控制室仅用一根双绞线完成数字通信。

通过采用现场总线控制系统，到底能节省多少电缆，编者尚未做此计算。但是，我们不可以采用DCS系统的电厂中与自动控制系统有关的所用电缆公里数看出，电缆在基建投资中所占份额。

某电厂，2×300MW燃煤机组。热力系统为单元制。每台机组设置一座集中控制楼，采用机、炉、电单元集中控制方式。单元控制室的标高为12.6米，与运行层标高一致。DCS采用WDPF—Ⅱ，每台机组设计的I/O点为4500点。

电缆敷设采用EC软件，8个人用1.5个月时间完成电缆敷设的设计任务；主厂房内每台300MW机组自动化的电缆根数为4038根；主厂房内每台300MW机组自动化的电缆长度为350公里；以上电缆的根数及长度均不包括全厂火灾报警的厂供电缆和全厂各辅助生产车间的电缆；电缆桥架的立柱、桥架及小槽盒全部选用钢制镀锌，每台机组约95吨。其它电缆桥架包括直通、弯通、三通、四通、盖板、终端封头、调宽片、直接片等选用铝合金材质，每台300MW机组约为55吨。附件随桥架提供（如螺栓、螺母）。

某电厂，4×MW燃油燃气电站。热力系统为单元制。DCS采用bbbEPERM-XP。每台机组设计I/O点数为5804点。

电缆敷设采用EC软件，12个人用2.5个月时间完成电缆敷设的设计任务；主厂房内每台325MW机组自动化的电缆根数为4413根；主厂房内每台235MW机组自动化的电缆长度为360公里；每台机组全部选用钢制镀锌电缆桥架，其重量约为200吨。电站的电缆可以分为六大类：高压电力电缆、低压电力电缆、控制电缆、热控电缆、弱电电缆（主要指计算机用电缆）、其它电缆。若两台300MW机组同时做电缆敷设，自动化电缆的数量大约有8500根左右。其中热控电缆和弱电电缆将大于5000根，即约占60%左右（以根数计量）。

四、设计、投资及使用

上述的比较是偏重于纯技术性的比较，以下比较拟加入经济因素。

比较的前题是DCS系统与典型的、理想的FCS系统进行比较。为什么要做如此的设。做为DCS系统发展到今天，开发初期提出的技术要求却已满足并得到了完善，目前的状况是进一步提高，因此也就不存在典型、理想的说法。而作为FCS系统，90年代刚进入实用化，作为开发初期的技术要求：兼容开放，双向数字通信、数字智能现场装置、高速总线等，目前还不理想有待完善。这种状态与现场总线标准的不能说没。过去的十多年，各总线组织都忙于标准，开发产品，多的市场，目的就是要挤身于标准，合法的大的市场。现在有关标准的争战已告一段落，各大公司组织都已意识到，要真正市场，就得完善系统及相关产品。我们可以做这样的预测，不久的将来，完善的现场总线系统及相关产品成为世界现场总线技术的主流。

1、DCS系统是个大系统，其控制器功能强而且在系统中的作用十分重要，数据公路是系统的关键，所以，整体投资一步到位，事后的扩容难度较大。而FCS功能下放较，信息处理现场化，数字智能现场装置的广泛采用，使得控制器功能与重要性相对减弱。因此，FCS系统投资起点低，可以边用、边扩、边投运。

2、DCS系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容。而FCS系统是开放式系统，用户可以选择不同厂商、不同的各种设备连入现场总线，达到的系统集成。

3、 DCS系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的，有D/A与A/D转换。而FCS系统是全数字化，就免去了D/A与A/D变换，高集成化，使精度可以从±0.5%提高到±0.1%。

4、FCS系统可以将PID闭环控制功能装入变送器或执行器中，缩短了控制周期，目前可以从DCS的每秒2~5次，提高到FCS的每秒10~20次，从而改善调节性能。

5、DCS它可以控制和监视工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于自身的致命弱点，其I/O信号采用传统的模拟量信号，因此，它无法在DCS工程师站上对现场仪表（含变送器、执行器等）进行远方诊断、维护和组态。FCS采用全数字化技术，数字智能现场装置发送多变量信息，而不仅仅是单变量信息，并且还具备检测信息差错的功能。FCS采用的是双向数字通信现场总线信号制。因此，它可以对现场装置（含变送器、执行机构等）进行远方诊断、维护和组态。FCS的这点优越性是DCS无法比拟的。

6、FCS由于信息处理现场化，与DCS相比可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积。有认为可以省去60%。

7、与6同样理由，FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也节省了设计、安装和维护费用。有认为可以节省66%。对于6、7两点应说明的是，采用FCS系统，节省投资的效果是不用怀疑的，但是否如有的所说达60~66%。这些数字在多篇文章中出现，编者认为这是相互转摘的，目前还未找到这些数字的原始出处，因此，读者在引用这些数字时要慎重。

8、FCS相对于DCS组态简单，由于结构、性能标准化，便于安装、运行、维护。

9、用于过程控制的FCS设计开发要点。这一点并不作为与DCS的比较，只是说明用于过程控制或者说用于模拟连续过程类的FCS在设计开发中应考虑的问题。1）要求总线本安防爆功能，而且是头等重要的。2）基本监控如流量、料位、温度、压力等的变化是缓慢的，而且还有滞后效应，因此，节点监控并不需要快电子学的响应时间，但要求有复杂的模拟量处理能力。这一物理特征决定了系统基本上多采用主一从之间的集中轮询制，这在技术上是合理的，在经济上是有利的。3）流量、料位、温度、压力等参数的测量，其物理原理是古典的，但传感器、变送器及控制器应向数字智能化发展。4）作为针对连续过程类及其仪器仪表而开发的FCS，应侧重于低速总线H1的设计完善。

五、PLC与DCS的前景

我们已经知道有的FCS是由PLC发展而来，而有的FCS是由DCS发展而来，那么，今天FCS已走向实用化，PLC与DCS前景又将如何。

PLC于60年代末期在美国出现，目的是用来取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性程序控制系统。正式命名，并给予定义：PLC是一种数字控制电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展，PLC已十分成熟与完善，并开发了模拟量闭环控制功能。PLC在FCS系统中的地位似乎已被确定并无多少争论。PLC作为一个站挂在高速总线上。充分发挥PLC在处理开关量方面的优势。另外，火力发电厂辅助车间，例如补给水处理车间、循环间、除灰除渣车间、输煤车间等，在这些车间的工艺过程多以顺序控制为主。PLC对于顺序控制有其特的优势。编者以为，辅助车间的控制系统应以遵循现场总线通讯协议的PLC或能与FCS进行通讯交换信息的PLC为优选对象。

自1973年提出台以微处理器为基础的控制器以来，它逐步完善，并终形成功能齐全、的数字式分散控制系统DCS。它的性能大大以住任何一种控制系统。可以满足火电厂DAS、MCS、SCS和APS各系统的各种要求，目前还可以通过工业以太网建立管理层网络，以满足火电厂呼声越来越高的加强管理的要求。可以这样说，DCS系统的监控可以复盖大型火电机组的工艺全过程。

但是，自从有了FCS，并于90年代走向实用化以来，不断有如下论点在公开刊物上发表，即：“从现在起，新的现场总线控制系统FCS将逐步取代传统的DCS”；“当调节功能下放到现场去以后，传统的DCS就没有存在的必要而会自动消失”；“今后十年，传统的4~20mA模拟信号制将逐步被双向数字通信现场总线信号制所取代，模拟与数字的分散型控制系统DCS将新换代为全数字现场总线控制系统FCS”……。这些论点归纳为一句话：FCS将取代DCS，DCS从此将消亡。

上述论点皆出自于之口，确实不无道理。数字通讯是一种趋势，它代表了技术进步，是任何人阻挡不了的。双向数字通信现场总线信号制以及由它而产生的的推动力，加速现场装置与控制仪表的变革，开发出越来越多的功能完善的数字智能现场装置。这些都是DCS系统所不具备的，而由此产生的优越性以及给火电厂的设计、配置、组态、运行、维护、管理等方面带来的效益也是DCS系统所不及的。再则，FCS是由DCS以及PLC发展而来，它保留了DCS的特点，或者说FCS吸收了DCS多年开发研究以及现场实践的经验，当然也包括教训。由此而得出结论，“FCS将取代DCS”，似乎也是顺理成章之事。

同时我们也应看到，DCS系统发展也近30年，在火电厂的应用如此广泛。它的设计思想、组态配置、功能匹配等已达十分完善的程度（当然，DCS也存在进一步发展的需求，例如软件开发，以满足信息集成的要求），已渗透到火电厂控制系统的各个领域，并且在FCS系统中也有些体现。从这个角度来看，DCS系统似乎不能说从此消亡。再则，从的章节叙述中已经谈到，对那些FCS系统不能充分发挥其特点及优越性的领域，DCS系统仍有用武之地。

我们似乎没有必要在文字上做过多的争论，一定要强调谁取代谁。正如目前的DCS与新型的PLC，由于多年的开发研究，在各自保留自身原有的特点外，又相互，形成新的系统，现在的DCS已不是当初的DCS，同样如此，新型的PLC也不是开发初期的PLC。我们能够说是DCS取代了PLC或者说是PLC取代了DCS，显然都是不合适的

一、概述

随着我国工业经济快速发展的初期。各行各业急待发展，基础设施建设如火如荼地进行着。厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。可编程控制器（PLC）在弯管机控制系统中发挥了重要的作用，给复杂要求的弯管系统提供了重要的技术**。

二、系统结构

自动三维弯管机控制系统主要由可编程控制器（PLC）、旋转编码器、步进电机、人机界面（HMI）和液压油泵组成。旋转编码器主要用于角度量测和长度控制，步进电机主要用于旋转角度控制和驱动小车实现长度控制，电磁阀配合液压油泵用于实现弯管动力。

三、系统功能

1、分手动、半自动、全自动等多种操作方式，并可满足有芯棒和无芯棒，单角度和多角度，二维角和三维角选择等不同控制要求场合的特定需要。

2、可存储上百种产品型号，每种型号可设定20个弯管角度参数和20个旋转角度参数，可满足多种复杂、多角度、不同空间的要求，并可对工作进度进行实时监控显示。

3、可自由调整设定“夹紧时间”、“退夹时间”、“进芯时间”，满足实际工艺要求，以及防止机械上的动作延时造成的次品；

4、可选择试机模式，用于机械的磨合，符合管理员权限的人才可选择试机模式，对不同的用户进行不同的操作从而**系统。

5、可设定机械的使用期限，符合管理员权限的人才可对机械的使用期限进行设定；

6、完善的报警系统，在操作不当或机械故障时能在屏幕上作出提示，并停机报警。

四、系统I/O分配

系统选用1台OMRON PLC CJ1M-CPU22主机，电源PA205R模块，1个高速计数单元（CJ1W-CT021），2块16点输入单元（ID211）和一块16点输出单（OD211）。

五、系统的软硬件实现

系统主要工作步骤有弯管主副夹夹紧、有芯进芯并计时、弯管、辅推弯管、慢弯进行、主副夹退夹、步进电机动作旋转、退弯动作、退芯完成等。

六、小结

自动弯管机自成功设计以来，经多多次修改完善，现已投入生产应用。该控制系统在各方面与以往的弯管系统相比有着很大的优势：零件参数选择可达上百种，弯管角度可增至20个之多，加工的产品从实心的钢条到空心的金属管，从家俱工艺品到工业化工车船设备用金属管等；弯管长度和角度旋转控制实现自动化，在精度上有很大的提高，误差允许值控制在+0.2℃范围内，一个人就可实现操作，大大节约了人力成本，也大大提高的产量；操作系统方便，人-机对话简单易懂，通过简单的培训即可实现操作；完善的报警系统及合理的程序设计，给系统维护和调试人员带来了很大的方便，减少了大量的调试时间。

一、概述

珩磨机由工作台和主轴组成，其中主轴旋转由变频器驱动，其转速需根据工艺要求调整，主轴上、下往复由液压驱动，液压阀门开关控制方向和速度，上、下换向点坐标可以根据所加工的发动机的种类任意修改，并完成往复行程的准确计量。工作台要求根据发动机缸孔位自动控制移动，其中V字形发动机包括平移和旋转两个轴，普通发动机只有平移轴，系统要求能够根据所加工的发动机的种类不同，在人机界面中可设置发动机的缸孔数量，每个缸孔的坐标，加料点和出料点坐标，要求在人机界面中设置。系统要求按照设定的预珩、粗珩、精珩等时间，主轴往复、旋转、和工作台相互配合工作，达到自动珩磨加工的要求。坐标要求位置控制。根据珩磨机对控制系统的要求，经过反复论，提出了相应的控制方案：使用欧姆龙公司的CJ1M-CPU22作为控制，这种PLC可控制I/O点数为:320点，程序容量10K步，基本指令运行时间0.1μs。具有外设口和RS-232C接口，CPU内置10点输入，6点输出。其中输入包含4个中断输入或2个高速计数器输入（单相输入:100kHz或相位差输入：50kHz），输出包含2个脉冲输出100kHz速度控制或PWM输出，内置位控功能。CJ1M具有的功能块功能，在程序编制过程中，可以减少相同功能程序的重复劳动。在本系统中满足珩磨机的工作需求。根据珩磨机控制系统要求。

二、高速计数器

高速计数器端口一接主轴上、下往复部分的旋转编码器，对主轴往复位置用硬件进行计算;旋转编码器选择欧姆龙的E6B2型带A、B相脉冲的旋编，与高速计数端口连接，选择差相输入，可达到四倍频计数。旋编每转的脉冲数选择应考虑到对主轴上、下往复运动的测量精度，并考虑CJ1M的高速输入口单相输入频率100kHz，相位差输入时频率应50kHz。机械设备应设置固定原点接近开关，在需要确定坐标时，主轴到原点对零，并赋初值。上、下换向坐标点通过触摸屏输入，保存在相应的地址中，为了**换向，使用中断方式，**到换向点后，CPU执行换向程序。在珩磨机工作中，换向指令发出后，到真正换向时，磨头实际达到的位置很难通过常用的测量仪器，可以利用高速计数方式把每个扫描周期采集到的坐标值保存到DM区中，反复检测若干个往复周期，依照这些保存下来的数据，可以检测到主轴往复的一致性，每次的过冲量，为换向的设计积累经验，同时为设备的机械设计提供了参考数据。当然编制此测程序时，要删除其他工作程序，力求数据记录程序精炼、简短，以缩小扫描周期，因为换向工作是采用中断方式，这种检测方式基本能够反映磨头实际的换向点坐标。

三、伺服控制系统

用1#位置控制端口接平移轴伺服控制系统，如果有旋转轴，则用2#位置控制端口连接旋转轴伺服控制系统。伺服系统选择欧姆龙W系列伺服，CJ1M的位置控制输出脉冲大频率100kHz，在选用时要**控制精度与工作台运行速度之间的协调统一，缸孔的数量、每个缸孔的坐标、上料点、下料点坐标均通过触摸屏输入，在CJ1M的位置控制中，要求用户设定原点搜索时操作模式，搜索方向定义以及遇到限位开关后的搜索方向，搜索原点时的加、减速度、正常工作时的加、减速度等，这些功能均在CPU中一次性完成设置，在编制程序中不必再考虑这些步骤，简化了程的设计。在程序中需考虑脉冲当量，并据此编制功能块程序，将触摸屏输入的公制坐标转换为脉冲量，并把坐标的脉冲量转换为公制坐标以便触摸屏正确显示。根据珩磨机的实际工作情况，在CJ1M中采用坐标方式，既可以累积误差，也可简化程序，程序设置中除考虑按设定坐标自动工作外，同时要设计手动操作移动工作台的程序，以便操作人员对机床的自由操控。伺服系统设计为半闭环控制方式，伺服电机的旋转编码器直接接入到伺服驱动器中，伺服驱动器接收CJ1M发布的位置控制脉冲，并在完成定位后向CJ1M发送定位完成信号，在W系列伺服驱动器中设置控制方式与CJ1M输出相同，W系列的电子齿轮比在工作中，可以简化脉冲当量的计算，通过简单地设置电子齿轮比，可以按照CJ1M所发的脉冲数据控制电机按程序设定的转速曲线到达控制目标点。

四、变频器的控制

CJ1M根据工艺要求计算出电机转速，并转换为变频器的频率值，通过模拟量模块控制变频器的输出频率。变频器选用3G3MV型，使用开环矢量控制方式，电机转速不会因磨头涨紧加大工作力矩而降低转速，可使珩磨时上、下运行的旋转纹路成接近于45°的夹角，以确保产品的质量和含油性能。

五、人机界面

人机界面选择NS8型触摸屏，利用CX-Designer软件可以方便制作画面。与CPU的RS-232接口相连，通讯采用NT-bbbb协议，通讯速度可达115kbps。在珩磨机中，触摸屏具有以下的功能：

1、用来显示工作台的工作坐标，主轴的工作状态，设置主轴的转速、上下换向点坐标，工作台的工作坐标。粗珩、精珩时间设置，操作工作台搜索零点，珩孔数量及每个珩孔座标设置等。

2、在触摸屏中，设定了每个工作参数设置的工作范围，可以防止操作人员输入错误的工作参数，画面可以调用输入键盘，方便操作输入。在重要的参数设置中，可以设置密码，防止无关人员修改数据造成不必要的损失。

3、利用触摸屏的界面操作功能，可以替代外部按钮实现工作台的直接操作。在操作过程中可实时显示工作台是否已确立原点坐标系、当前工作坐标，可执行回零操作、单步移动操作，也可快速移动工作台，并显示出左、右限位置。也可以按设定的坐标一步移动到目标位置，画面设计力求简捷易懂，利用NS系列屏的方便性提高产品的人性化操作。

4、利用触摸屏的人机交互功能，可以预置一些帮助画面，当操作人员在遇到操作问题时，可以借助画面帮助解决遇到的一些简单问题;相应的报警画面可以对重要的故障报警提示。

六、系统调试

为方便调试，个人电脑通过USB接口与NS8相连，传送触摸屏画面，PLC通过的外设口转RS-232接口的适配器（型号：CS1W-CN118）和RS-232线缆与个人电脑相连，这样在调试设备时，不必频繁插拔通讯电缆，提高调试效率。珩磨机次上电后，先设置触摸屏上的各种加工参数，这些参数保存在PLC的数据存贮器中，失电时由电池保持数据不被丢失，下次上电后，只修改加工件改变的参数，没有变化

的参数不必再修改。开始自动加工后，待加工的发动机件原料从进料点由外部设备移到工作台，由操作人员安装好并开始依次加工每个缸孔，每加工完一个，工作台即移动到下一个孔位，再磨下一个孔，待所有孔位磨完后，工作台移动到出料点，由外部设备运走后，再开始下一台发动机的加工。

七、小结

该系统结构简单,性能稳定,，在宁夏中卫大河机床有限公司通过实用测试，达到设计目标，在中、珩磨机的市场中占据了一席之地，由于PLC编程的灵活性，设计师的设计思路可以方便地贯穿到程序中，大河机床几十年来的设计、生产经验，以及市场的新理念在此机床中都得到了体现，其中的功能以及程序设计方便了用户的操作，拓展了市场，在实践中，大河厂完成了诸如：主轴往复的重复精度测量，缸孔直径在线测量，梯形缸孔的自动修形等专题的攻关，经过不断努力，已实现量产，当然这些都属于该厂的知识产权，这里不再赘述