PLC如何选择?越高档的越好?

机电行业的朋友经常会遇到这个问题,如何选择合适的PLC?是不是越高档的PLC就越好?可靠性?稳定性?信息安全?网络连通能力……

常常听说西门子、施耐德、AB是三大高端PLC品牌,那么这里的高端是指什么呢?严苛环境还是高速、高性能?所谓的高端PLC,究竟“高”在哪里?

那么,如何选择才是最佳方案?

1工业现场信息采集和通信管理PLC

我们知道,工业现场有两类测控系统。一类叫做生产过程控制系统,简称DCS;一类叫做供电设备和电力测控系统,叫做SCADA。

下图是ABB的中档PLC的技术说明,可以看到其中的通信接口及规约。

PLC如何选择?越高档的越好?

例如某工业现场有一台水泵。监视和控制这台水泵的流量、压力等参数属于DCS的范畴。目前测控参数大多利用变频器来执行。DCS监视变频器的上传的参数信息,并实时地发布调控命令给变频器;对于拖动这台水泵的高压电机本身的工作参数,以及各种供配电的开关电器,其测控就属于SCADA。

PLC如何选择?越高档的越好?

生产过程参量的变化相对缓慢,且干扰也较弱。例如流量、温度、压力、物料等等,其变化周期为一般为数秒,甚至更长;电力测控过程的参量的变化快速,干扰强烈。例如开关电器的开合、电压尖峰突变、电流突变和短路电流冲击等等。在这些过程中,变化周期一般短于1秒,甚至短于5毫秒。

PLC如何选择?越高档的越好?

生产过程参量的不管是SCADA还是DCS,在现场都有PLC柜,目的是采集信息,并执行通信管理和信息交换的任务。

我的工作属于SCADA,我们在现场一定会配套通信管理机。开始我们使用一般的PLC,结果发现问题百出,且集中在内存分配、通信程序中断处理等问题上,有时甚至会自动复位重启,给现场带来巨大的颠覆性的冲击。

另外,PLC的EMC等级特别重要。不少低档的PLC,在工业现场,特别是在变电站高电磁环境下,甚至会发生损毁和自燃。

所以,在这种工作条件下,必须采用中档的PLC。此类PLC的通信接口和通信速率要足够,电源的抗扰能力也要足够。

2互投冗余系统

所谓互投冗余,指的是两台PLC的CPU同时工作,一台主用,一台备用。一旦主CPU死机,备用CPU必须无缝切换。

此类PLC常用于发电机转子测控。

大家都知道交流电的频率是50赫兹,可想而知发电机的转子转速有多快。执行测控的PLC,若一旦出现CPU死机,则必须在几个时钟周期由备用CPU替换。

这种双CPU的PLC属于高档PLC,也叫做PLC的硬件冗余。

PLC也有软件冗余,它可以工作在速度较低的环境下。例如ABB在地铁工程中为车站配电室(供电配电室、环控配电室、牵引配电室)配套的PLC冗余一般为软件冗余。即便它的速度较慢,但也必须采用中档的PLC。

在这里,AB的PLC用的特别多。AB的PLC见下图:

PLC如何选择?越高档的越好?

从这两个例子我们看到,采用什么档次的PLC,完全由控制对象的工作特性以及它的工作环境来决定。与设计工程师的个人爱好无关。

也因此,审查和确定某款PLC,不但要从它的样本参数看,还要看它的型式试验参数,特别是EMC性能、系统稳定性和可靠性。

3DCS,PLC, SCADA之间的区别和联系

DCS,PLC,SCADA是不同的东西,不同的概念,基本没有相互之间的从属关系。

DCS,演化的过程是从气动单元组合仪表,进化到电动单回路控制器,再到DCS。针对的是工艺过程控制(process control)。中间短暂的有过集中控制的概念,但发现风险集中了,不能接受,就发展了DCS,分散控制系统Distributed Control System. 硬件结构是现场仪表,接线箱,编组柜(有时没有),I/O卡件柜,控制器柜(有时和I/O卡件柜合并),电源柜,继电器柜,安全栅柜(针对本安系统),等。现在的DCS系统也可以完成逻辑判断,顺控等功能。DCS通常还会有和其他PLC,SIS,上位数据网络等的通讯接口。

PLC,演化的过程是从固态逻辑,到继电器组,到可编程逻辑控制器Programmable Logic Controller。它的初衷正如它的名字,处理逻辑判断,顺控,batch等。后来才扩展出PID控制(能做一部分DCS的事情)。PLC的演进说的不一定准确,但是和DCS的区别还是明确的,不会有大型化工装置用PLC做核心的工艺控制,只会用SIL认证的PLC做SIS,以及一些设备包的单独控制。

SCADA像它的名字一样,主要用作数据采集和监控。比如化工厂电气专业MCC系统自己的监控系统。再比如油气长输管线沿途各加压调压站门站会通过SCADA系统把数据集中到一个控制中心。最主要的区别是它意在信息收集和显示,而PLC和DCS更要输出控制信号。对SCADA不算熟悉。

PLC 和DCS是两个不同来源,有不同特长的东西,虽然发展至今已有互相渗透的情况,但使用范围还是有很大区别的。

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