3 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。为什么要做如此的假设。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国际标准的制定不能说没有关系。过去的十多年,各总线组织都忙于制定标准,开发产品,**更多的市场,目的就是要挤身于国际标准,合法的**更大的市场。现在有关国际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必须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,数据公路更是系统的关键,所以,必须整体投资一步到位,事后的扩容难度较大。而FCS功能下放较彻底,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、不同品牌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,必须有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,高集成化高性能,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
带有PROFIBUS DP接口的S7-300/S7-400
(3)通过PROFINET(PN)通讯
带有“PN”名称后缀的CPU配有一个PN X2接口。连接到工业以太网可以使用CPU的集成PROFINET接口与“工业以太网”建立连接。可通过MPI或PROFINET组态CPU的集成PROFINET接口。
还包括由这些语言所建立的程序的离线仿真,因此,STEP 7 Professional 取代了STEP7 STEP7- GRAPH、S7-SCL 和S7-PLCSIM 各个软件包的组合
二、工程工具软件
工程工具软件以用户友好,面向任务的方式对自动化系统进行附加的编程。可提供以下工具用于编程:
S7-SCL 结构化语言,是一种基于PASCAL 的高级语言,用于编程SIMATIC S7/C7控制器。
S7-GRAPH 对顺序控制进行图形组态, 用于SIAMTIC S7/C7 控制器
S7-HiGraph®
使用状态图对顺序或异步的生产过程进行图形化描述。用于SIAMTIC S7/C7 控制器。
CFC 连续功能图,通过复杂功能的图形化内部连接生成工艺规划, 用于SIMATIC S7 控制器。工程工具的使用对较大的更为复杂的应用是特别有利的,相应地,它需要较高等级的CPU。
S7-PLCSIM 离线仿真软件
CPU/ 工程工具
所有的CPU均能使用STL、LAD和FBD基本语言进行编程。
如需使用S7-SCL 高级语言,建议选择CPU 313C,CPU 314或更高等级的CPU。
如需使用图形化语言( S7 - GRAPH ,S7-HiGrahp 和 CFC ),建议选择CPU 314
或更高等级的CPU。
STEP7-Lite是一种低成本、高效率的软件,使用SIMATIC S7-300 可以完成独立的应用。STEP 7-Lite 的特点是能非常迅速的进入编程和简单的项目处理。它不能和辅助的SIMATIC 软件包,例如工程工具,一起使用。但是,STEP 7-Lite 编写的程序可以由STEP 7进行处理。
(2)STEP 7
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较多的那台仪表上的功能块。
2 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完全互操作,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。
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。
能进行PROFINET(PN)通讯的设备
PROFINET IO组件(如,ET 200S中的接口模块IM 151-3 PN)
带有PROFINET接口的S7-300/S7-400(如,CPU 317-2PN/DP或CPU 343-1 PN)
激活的网络组件(如开关)
带有“PtP”名称后缀的CPU配有一个PtP X2接口。使用CPU的PtP接口,可使用串行接口连接外部设备。可以在全双工模式下以高达19.2kbps的传输率(RS 422),或半双工模式下以高达38.4kbps的传输率(RS 485)来运行此类系统。
使用PtP通讯可以通过串行端口交换数据。PtP通讯可用于自动化设备、计算机或由其它厂商提供的具有通讯功能的系统之间的互连。该功能还允许使用通讯伙伴的协议。
可连接下列设备:
S7 PLC和S5 PLC及第三方系统
打印机
机器人控制
扫描仪、条码阅读器等
五、模板的诊断及过程监视
S7-300有多种输入/输出模板具有智能功能:
对信号进行监视(诊断)
对过程信号进行监视(过程中断)
1、诊断
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国际标准含8种类型,而原IEO国际标准只是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现场总线国际标准,是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。所以,要实现某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。