西門子觸摸屏6AV2124-0GC01-0AX0

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DCS操作站

DCS系統(tǒng)包括三大部分：帶I/O部件的控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)和人機接口．人機接口包括操作站、工程師站和歷史站。控制器I/O部件和生產(chǎn)過程相聯(lián)接，操作站和人相聯(lián)系，通訊網(wǎng)絡(luò)把這兩部分聯(lián)成系統(tǒng)。所以操作站是DCS的重要組成部分，工程師站給控制器和操作站組態(tài)，歷史站記錄生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù)。

一個DCS系統(tǒng)控制器和I/O部件通?？梢赃\行16-20年，而操作站因為有活動部件，還有一些相互的電磁干擾，所以比較容易損壞，如：硬盤、鍵盤、CRT、軟驅(qū)等，運行6-8年后出現(xiàn)故障的概率就比較大，據(jù)初步統(tǒng)計最長的也只能運行十年左右。所以在DCS運行過程中，更新操作站的情況比較多。

DCS的控制器的變化較小。其變化表現(xiàn)在控制算法的安排、控制算法的多少，存取的 I/O點數(shù)的多少和內(nèi)存的大小等，它隨著硬件的進步而做相應(yīng)的更改，操作系統(tǒng)一般都是專用的。操作站的變化就很大，八十年代以前的操作站，一般沒有硬盤及動態(tài)流程圖，能顯示的標(biāo)簽數(shù)比較少，例如500個標(biāo)簽（標(biāo)簽指的是AI、DI、回路、開關(guān)量的邏輯關(guān)系等），八十年代出現(xiàn)了能顯示5000個標(biāo)簽的操作站，九十年代出現(xiàn)了能顯示30000個標(biāo)簽的操作站，同時，也出現(xiàn)了在微軟的NT通用平臺上運行的通用顯示軟件，開始，通用軟件只在PLC的操作站上使用，后來也逐漸應(yīng)用在DCS上，它的標(biāo)簽量可以達到10000個。

DCS操作站發(fā)展的過程（以BAILEY的操作站為例）如下：

1、八十年代初，N90的操作站是OIU系列，當(dāng)時是無硬盤、無動態(tài)流程圖的，標(biāo)簽量500。后來增加了硬盤和流程圖，標(biāo)簽量1400-5000點。八十年代中期推出了MCS系列，標(biāo)簽量10000，特別是MCSPULS，它是SCSI接口，可以有30000個標(biāo)簽點，當(dāng)時在DCS市場上處于地位。1986年，BAILEY產(chǎn)品占世界DCS市場的1/3。到1988年，共有8500套在世界各國運轉(zhuǎn)。到了90年代，DCS市場爭奪激烈，BAILEY無論在技術(shù)上還是在銷售方面都不象80年代那樣令人矚目,于是BAILEY公司欲通過收購FISCHER&PORTER、HARTMANN&BRAUN等公司銷售他們的系統(tǒng)來重鑄輝煌。

BAILEY的控制器和通訊網(wǎng)絡(luò)都比較好，但在操作站上面，不能與競爭者相比，BAILEY最新的操作站是以WINDOWS NT、通用微機為基礎(chǔ)的Conductor NT。實際上，該操作站不是為INFI-90開發(fā)的，它是FISCHER-PORTER的系統(tǒng)6的操作站，用它的監(jiān)控軟件嵌入和INFI-90通訊的驅(qū)動軟件而成。由于銷售量不大，磨合的機會少，問題比較多，死機現(xiàn)象嚴重。OIS40系列的操作站運行在DEC的VMS平臺上。實際上，它仍然是在MCS操作站的MTOS操作系統(tǒng)平臺上，開發(fā)了一個與VMS通訊的驅(qū)動軟件，因為80年代的OIU和MCS在80年代末都已經(jīng)停止銷售。BAILEY只賣OIS20系列和OIS40系列。

OIS20系列是90年代初推向市場的，它本質(zhì)上是MCS，但它們能與INFI-90通訊。它的開發(fā)、制造成本都比較低，性能也比較好。OIS20系列的輔站不是用網(wǎng)絡(luò)來傳輸信息的，只是在主站上多加了1塊顯卡來實現(xiàn)輔站的功能。后來因維護成本很高，硬盤和軟驅(qū)都難以買到，用戶反映不太好。

繼OIS20系列，BAILEY公司推出了OIS41、OIS42，在操作站之間增加了以太網(wǎng)卡，組成后門網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)打印機共享。把圖形傳給不同主站的能力也有所增強，也給用戶提供了開發(fā)打印系統(tǒng)的空間，這是后話。由于OIS40、OIS41、OIS42主機性能較差，所以操作站的性能提高不明顯。直到OIS43 Alpha芯片的出現(xiàn)，性能才得到提高。

同時，加拿大BAILEY公司開發(fā)了PCV，它是以PC為基礎(chǔ)的操作站，采用QNX操作系統(tǒng)。因為它的標(biāo)簽量較少，價格低廉，運行穩(wěn)定，故適用于小系統(tǒng)的使用，這就是BAILEY的OIS10系列，版本5以前，只有文本沒有圖形。版本5以后既有文本也有圖形。OIS11操作站后門之間用ARCNET聯(lián)網(wǎng)。OIS12既可用ARCNET也可用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。

由于OIS40系列軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故價格較高，更重要的一點是DEC公司被COMPAQ公司兼并，Alpha機255/233停止生產(chǎn)，這給BAILEY公司和用戶無疑是雪上加霜。

2、八十年代中期，因為PLC操作站的開發(fā)都不太成功，一些軟件公司就開發(fā)了通用的監(jiān)控軟件，且很快就被PLC制造廠家所采用。如：FIX、INTOUCH、ONSPEC等（一共有上百種），由于市場前景較好，所以軟件開發(fā)商又開發(fā)了許多PLC的驅(qū)動軟件。到了九十年代，又開發(fā)了DCS的驅(qū)動軟件。最早采用通用工控監(jiān)控軟件的是MOORE公司的APEC系統(tǒng)，它既可以用INTOUCH也可用FIX，以FIX軟件為基礎(chǔ)的操作站也應(yīng)用在Fisher Rosmont DeltaV and Toshiba DCS系統(tǒng)上，由于INFI-90系統(tǒng)在九十年代一直沒有推出比較優(yōu)秀的操作站，故PREVISE公司推出了OPsCon操作站。

OPsCon操作站運行在PC硬件平臺，NT操作系統(tǒng)下。把FIX作為監(jiān)控軟件，并開發(fā)了能與多種DCS通訊的對應(yīng)驅(qū)動軟件，標(biāo)簽量為10000個。因為FIX軟件在世界各地已經(jīng)銷售了90000套，它與各種PLC、DCS和NT系統(tǒng)磨合較好，這種監(jiān)控軟件只要開發(fā)出多種PLC、DCS的驅(qū)動軟件就可以成為通用操作站。2000年開始應(yīng)用在INFI-90系統(tǒng)上。如：新西蘭的一家造紙廠，原來已經(jīng)運行有CONDUCT NT，后來還是改用OPsCon。

通用操作站的功能不僅具備專用操作站的功能，如：繪制動態(tài)流程圖、報警、實時趨勢和歷史趨勢，DCS參數(shù)調(diào)整、模件診斷、模件編程等。如：OPsCon的工程師站新增的功能在于不僅能給模件編程，還可以讀取模件的編程。通用操作站的出現(xiàn)，給DCS用戶帶來了以下方便：

（1）不必再為原DCS生產(chǎn)廠家是否倒閉、被兼并。該型產(chǎn)品是否已經(jīng)停產(chǎn)、備件是否能夠找到而操心。

（2）由于通用操作站的適用面廣，相對生產(chǎn)量大，成本下降，因而可以節(jié)省用戶的經(jīng)費。維護費用也比較少。

（3）采用通用系統(tǒng)要比使用各種不同的專用系統(tǒng)更為簡單，用戶也可減少人員培訓(xùn)的費用。

（4）更新和升級容易。

（5）開放性能好，很容易建立生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)。

因此，通用操作站是DCS的發(fā)展方向

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各類PLC的輸入電路大致相同，通常有三種類型。一種是直流12～24V輸入，另一類是交流100～120V、200～240V輸入，第三類是交直流輸入。外界輸入器件可以是無源觸點或是有源的傳感器輸入。這些外部器件都要通過PLC端子與PLC連接，都要形成閉合有源回路，所以必須提供電源。

2.1 無源開關(guān)的接線

FX_2N系列PLC只有直流輸入，且在PLC內(nèi)部，將輸入端與內(nèi)部24V電源正極相連、COM端與負極連接，參見圖4-3所示。這樣，其無源的開關(guān)類輸入，不用單獨提供電源。這與其它類PLC有很大區(qū)別，在今后使用其它PLC時，要注意仔細閱讀其說明書。

2.2 接近開關(guān)的接線

接近開關(guān)指本身需要電源驅(qū)動，輸出有一定電壓或電流的開關(guān)量傳感器。開關(guān)量傳感器根據(jù)其原理分有很多種，可用于不同場合的檢測，但根據(jù)其信號線可以分成三大類：兩線式、三線式、四線式。其中四線式有可能是同時提供一個動合觸點和一個動斷觸點，實際中只用其中之一；或者是第四根線為傳感器校驗線，校驗線不會與PLC輸入端連接的。因此，無論那種情況都可以參照三線式接線。圖4-4為PLC與傳感器連接的示意圖。

兩線式為一信號線與電源線。三線式分別為電源正、負極和信號線。不同作用的導(dǎo)線用不同顏色表示，這種顏色的定義有不同的定義方法，使用時參見相關(guān)說明書。圖4-4（b）中所示為一種常見的顏色定義。信號線為黑色時為動合式；動斷式用白色導(dǎo)線。

圖示傳感器為NPN型，是常用的形式。對于PNP型傳感器與PLC連接，不能照搬這種連接，要參考相應(yīng)的資料。

2.3 旋轉(zhuǎn)編碼器的接線

旋轉(zhuǎn)編碼器可以提供高速脈沖信號，在數(shù)控機床及工業(yè)控制中經(jīng)常用到。不同型號的編碼器輸出的頻率、相數(shù)也不一樣。有的編碼器輸出A、B、C三相脈沖，有的只有兩相脈沖，有的只有一相脈沖（如A相），頻率有100 Hz、200Hz、1k Hz、 2k Hz 等。當(dāng)頻率比較低時，PLC可以響應(yīng)；頻率高時，PLC就不能響應(yīng)，此時，編碼器的輸出信號要接到特殊功能模塊上，FX_2N-11C如采用FX_2N-11HC高速計數(shù)模塊。

圖4-5為FX_2N型PLC與OMRON的E6A2-C系列旋轉(zhuǎn)編碼器的接口示意圖。