西门子触摸屏6AV2124-0GC01-0AX0

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DCS操作站

DCS系统包括三大部分：带I/O部件的控制器、通讯网络和人机接口．人机接口包括操作站、工程师站和历史站。控制器I/O部件和生产过程相联接，操作站和人相联系，通讯网络把这两部分联成系统。所以操作站是DCS的重要组成部分，工程师站给控制器和操作站组态，历史站记录生产过程的历史数据。

一个DCS系统控制器和I/O部件通常可以运行16-20年，而操作站因为有活动部件，还有一些相互的电磁干扰，所以比较容易损坏，如：硬盘、键盘、CRT、软驱等，运行6-8年后出现故障的概率就比较大，据初步统计最长的也只能运行十年左右。所以在DCS运行过程中，更新操作站的情况比较多。

DCS的控制器的变化较小。其变化表现在控制算法的安排、控制算法的多少，存取的 I/O点数的多少和内存的大小等，它随着硬件的进步而做相应的更改，操作系统一般都是专用的。操作站的变化就很大，八十年代以前的操作站，一般没有硬盘及动态流程图，能显示的标签数比较少，例如500个标签（标签指的是AI、DI、回路、开关量的逻辑关系等），八十年代出现了能显示5000个标签的操作站，九十年代出现了能显示30000个标签的操作站，同时，也出现了在微软的NT通用平台上运行的通用显示软件，开始，通用软件只在PLC的操作站上使用，后来也逐渐应用在DCS上，它的标签量可以达到10000个。

DCS操作站发展的过程（以BAILEY的操作站为例）如下：

1、八十年代初，N90的操作站是OIU系列，当时是无硬盘、无动态流程图的，标签量500。后来增加了硬盘和流程图，标签量1400-5000点。八十年代中期推出了MCS系列，标签量10000，特别是MCSPULS，它是SCSI接口，可以有30000个标签点，当时在DCS市场上处于地位。1986年，BAILEY产品占世界DCS市场的1/3。到1988年，共有8500套在世界各国运转。到了90年代，DCS市场争夺激烈，BAILEY无论在技术上还是在销售方面都不象80年代那样令人瞩目,于是BAILEY公司欲通过收购FISCHER&PORTER、HARTMANN&BRAUN等公司销售他们的系统来重铸辉煌。

BAILEY的控制器和通讯网络都比较好，但在操作站上面，不能与竞争者相比，BAILEY最新的操作站是以WINDOWS NT、通用微机为基础的Conductor NT。实际上，该操作站不是为INFI-90开发的，它是FISCHER-PORTER的系统6的操作站，用它的监控软件嵌入和INFI-90通讯的驱动软件而成。由于销售量不大，磨合的机会少，问题比较多，死机现象严重。OIS40系列的操作站运行在DEC的VMS平台上。实际上，它仍然是在MCS操作站的MTOS操作系统平台上，开发了一个与VMS通讯的驱动软件，因为80年代的OIU和MCS在80年代末都已经停止销售。BAILEY只卖OIS20系列和OIS40系列。

OIS20系列是90年代初推向市场的，它本质上是MCS，但它们能与INFI-90通讯。它的开发、制造成本都比较低，性能也比较好。OIS20系列的辅站不是用网络来传输信息的，只是在主站上多加了1块显卡来实现辅站的功能。后来因维护成本很高，硬盘和软驱都难以买到，用户反映不太好。

继OIS20系列，BAILEY公司推出了OIS41、OIS42，在操作站之间增加了以太网卡，组成后门网络，可以实现打印机共享。把图形传给不同主站的能力也有所增强，也给用户提供了开发打印系统的空间，这是后话。由于OIS40、OIS41、OIS42主机性能较差，所以操作站的性能提高不明显。直到OIS43 Alpha芯片的出现，性能才得到提高。

同时，加拿大BAILEY公司开发了PCV，它是以PC为基础的操作站，采用QNX操作系统。因为它的标签量较少，价格低廉，运行稳定，故适用于小系统的使用，这就是BAILEY的OIS10系列，版本5以前，只有文本没有图形。版本5以后既有文本也有图形。OIS11操作站后门之间用ARCNET联网。OIS12既可用ARCNET也可用以太网联网。

由于OIS40系列软件结构复杂，故价格较高，更重要的一点是DEC公司被COMPAQ公司兼并，Alpha机255/233停止生产，这给BAILEY公司和用户无疑是雪上加霜。

2、八十年代中期，因为PLC操作站的开发都不太成功，一些软件公司就开发了通用的监控软件，且很快就被PLC制造厂家所采用。如：FIX、INTOUCH、ONSPEC等（一共有上百种），由于市场前景较好，所以软件开发商又开发了许多PLC的驱动软件。到了九十年代，又开发了DCS的驱动软件。最早采用通用工控监控软件的是MOORE公司的APEC系统，它既可以用INTOUCH也可用FIX，以FIX软件为基础的操作站也应用在Fisher Rosmont DeltaV and Toshiba DCS系统上，由于INFI-90系统在九十年代一直没有推出比较优秀的操作站，故PREVISE公司推出了OPsCon操作站。

OPsCon操作站运行在PC硬件平台，NT操作系统下。把FIX作为监控软件，并开发了能与多种DCS通讯的对应驱动软件，标签量为10000个。因为FIX软件在世界各地已经销售了90000套，它与各种PLC、DCS和NT系统磨合较好，这种监控软件只要开发出多种PLC、DCS的驱动软件就可以成为通用操作站。2000年开始应用在INFI-90系统上。如：新西兰的一家造纸厂，原来已经运行有CONDUCT NT，后来还是改用OPsCon。

通用操作站的功能不仅具备专用操作站的功能，如：绘制动态流程图、报警、实时趋势和历史趋势，DCS参数调整、模件诊断、模件编程等。如：OPsCon的工程师站新增的功能在于不仅能给模件编程，还可以读取模件的编程。通用操作站的出现，给DCS用户带来了以下方便：

（1）不必再为原DCS生产厂家是否倒闭、被兼并。该型产品是否已经停产、备件是否能够找到而操心。

（2）由于通用操作站的适用面广，相对生产量大，成本下降，因而可以节省用户的经费。维护费用也比较少。

（3）采用通用系统要比使用各种不同的专用系统更为简单，用户也可减少人员培训的费用。

（4）更新和升级容易。

（5）开放性能好，很容易建立生产管理信息系统。

因此，通用操作站是DCS的发展方向

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各类PLC的输入电路大致相同，通常有三种类型。一种是直流12～24V输入，另一类是交流100～120V、200～240V输入，第三类是交直流输入。外界输入器件可以是无源触点或是有源的传感器输入。这些外部器件都要通过PLC端子与PLC连接，都要形成闭合有源回路，所以必须提供电源。

2.1 无源开关的接线

FX_2N系列PLC只有直流输入，且在PLC内部，将输入端与内部24V电源正极相连、COM端与负极连接，参见图4-3所示。这样，其无源的开关类输入，不用单独提供电源。这与其它类PLC有很大区别，在今后使用其它PLC时，要注意仔细阅读其说明书。

2.2 接近开关的接线

接近开关指本身需要电源驱动，输出有一定电压或电流的开关量传感器。开关量传感器根据其原理分有很多种，可用于不同场合的检测，但根据其信号线可以分成三大类：两线式、三线式、四线式。其中四线式有可能是同时提供一个动合触点和一个动断触点，实际中只用其中之一；或者是第四根线为传感器校验线，校验线不会与PLC输入端连接的。因此，无论那种情况都可以参照三线式接线。图4-4为PLC与传感器连接的示意图。

两线式为一信号线与电源线。三线式分别为电源正、负极和信号线。不同作用的导线用不同颜色表示，这种颜色的定义有不同的定义方法，使用时参见相关说明书。图4-4（b）中所示为一种常见的颜色定义。信号线为黑色时为动合式；动断式用白色导线。

图示传感器为NPN型，是常用的形式。对于PNP型传感器与PLC连接，不能照搬这种连接，要参考相应的资料。

2.3 旋转编码器的接线

旋转编码器可以提供高速脉冲信号，在数控机床及工业控制中经常用到。不同型号的编码器输出的频率、相数也不一样。有的编码器输出A、B、C三相脉冲，有的只有两相脉冲，有的只有一相脉冲（如A相），频率有100 Hz、200Hz、1k Hz、 2k Hz 等。当频率比较低时，PLC可以响应；频率高时，PLC就不能响应，此时，编码器的输出信号要接到特殊功能模块上，FX_2N-11C如采用FX_2N-11HC高速计数模块。

图4-5为FX_2N型PLC与OMRON的E6A2-C系列旋转编码器的接口示意图。