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plc 是由早期继电器逻辑控制系统与微机计算机技术相结合而发展起来的，它是以微处理器为主的一种工业控制仪表，它融计算机技术、控制技术和通信技术于一体，集顺序控制、过程控制和数据处理于一身，可靠性高、功能强大、控制灵活、操作维护简单。近几年来，可编程序控制器及组成系统在我国冶金、电厂、轻工石化、矿业、水处理等行业更是到了广泛的应用，并取得了一定的经济效益。

由于工业生产过程是一个分散系统，因此过程控制的方式最好是分散进行，而监视、操作和最佳化管理应以集中为好。随着工业生产规模不断扩大，控制管理的要求不断提高，过程参数日益增多，控制回路越加复杂，在70年代中期产生了集散控制系统，他一经出现就受到工业控制界的青睐。DCS是集计算机技术、控制技术、网络通信技术和图形显示技术于一体的系统。与常规的集中式控制系统相比有如下特点：

1、实现了分散控制。它使得系统控制危险性分散、可靠性高、投资减小、维护方便。
2、实现集中监视、操作和管理。使得管理与现场分离，管理更能综合化和系统化，
3、采用网络通信技术，这是DCS的关键技术，它使得控制与管理都具实时性，并解决系统的扩充与升级问题。

目前，由于PLC把专用的数据高速公路（HIG HWAY）改成通用的网络，并逐步将PLC之间的通信规约靠拢使得PLC 有条件和其它各种计算机系统和设备实现集成，以组成大型的控制系统，这使得PLC 系统具备了DCS的形态，这样，基于PLC的DCS系统目前在国内外都得到了广泛的应用。　

可编程序控制器（PLC）及集散控制系统（DCS）是目前工业控制领域最广泛使用的两种控制技术， 它们各自具有明显的优势及劣势， 如PLC在高速的顺序控制中占主导地位， 而DCS则在复杂的过程控制中占优势； PLC体积小， 使用灵活， 价格相对较低， 但在通讯功能及管理能力方面不及DCS， DCS虽然通讯及管理能力较强， 但体积大， 价格相对较高. 在这种情况下， 用户期望得到一种集PLC与DCS优点于一体的控制系统， 这种混合式控制系统（以下简称HCS）应既能完美地实现逻辑及顺序控制， 又能很好地完成过程控制， 同时还应具有管理功能， 且体积小， 价格较低， 可靠性高。一些自控设备生产厂商已有产品问世， Rockwell公司新近推出的Allen-Bradley（A-B）品牌ProcessLogix过程控制系统便是其中一例。

本文将介绍一种混合式控制系统， 既吸取传统DCS“管理集中， 控制分散”的设计精髓， 又保留传统PLC所固有的灵活性及低价位等优点， 适用于离散控制、顺序控制及连续控制场合， 以最低成本来完成高技术的自动化。

一、PLC与DCS比较

如果按从弱至强将PLC与DCS的性能划分为1至10个等级， 则可将它们的对比列于表1

早期的PLC以数字量的顺序控制为主。随着PLC功能不断扩充，PLC增加了模拟量控制功能、PID调节功能、通讯联网功能及分级控制功能等，在过去DCS占统治地位的化工、冶金等行业也可由PLC进行控制。但PLC难以组成大型、复杂、综合的系统，如果过多的PC企图通过网络与过多的 PLC通讯，则可能导致瓶颈现象及计时上的困难。

DCS是由模拟仪表控制系统发展而来，初期的功能以回路调节为主，之后又加入了顺序控制的功能。DCS的设计思想是操作管理集中，控制分散以提高整个系统的可靠性及管理能力。DCS的上述优势使它在控制系统的高端市场仍占主流。 但DCS比PLC价位高，对一些资金有限的中小型企业有时难以承受。

本文探讨的这种混合式控制系统整合了PLC与DCS的优势，对需要实现低成本自动化（LCA）的场合尤为适用。

二、混合式控制系统结构

图1所示为混合式控制系统。该系统主要以DCS的设计思想为基础，综合PLC与DCS的各自优势。它主要由系统网络、 操作员工作站、中央服务器、控制器及输入/输出（I/O）模块等部分组成。

1、系统网络

对DCS而言，系统网络是整个系统的基础和核心，对整个系统的实时性、可靠性和可扩充性起着决定性的作用。对混合式控制系统也是如此。

如图1所示，HCS是分级控制系统，共分两级：操作管理级及过程控制级。操作管理级的各项设备——操作员工作站及中央服务器由N1网连接。N1网是一局域网（LAN），对它的要求是能以较高的速率传输大量数据，可选用Ethernet（以太网）或ARCNET。Ethernet采用载波侦听/多路访问协议，具有10Mbps及100Mbps的通讯速度，但它不具备实时性；ARCNET采用令牌传输协议，具有2.5Mbps的通讯速度，具有好的实时性。 N1网的网络拓朴结构可采用星形、总线形、混合形等。总线结构的网络技术比较成熟，施工相对简单，节点的加入或退出也无需中止网络运行，是工业控制网常用的网络结构。N1网的传输介质可使用双绞线、同轴电缆或光纤。

N2网将过程控制级的控制器与控制器、控制器与远程I/O、远程I/O与远程I/O连接起来，并使之与中央服务器相连. 对N2网的要求是实时性，即一旦N2网上某节点发送数据，则该网络上所连接的各节点应能同时接收到该数据，实现数据共享。这一点对实时性很强的过程控制十分重要。N2网还具有其它特性，如给网络添加新设备不会造成网络通讯拥塞，彻底消除系统瓶颈现象；开放式体系结构使它与PLC、智能马达驱动器等其它设备相兼容。

A-B的ProcessLogix过程控制系统N1网采用总线结构的Ethernet，N2网采用A-B自己的ControlNet网络，如果采用中继器，传输距离可达30km。

2、操作员工作站

操作员工作站是HCS与用户进行信息交换的设备，其主要功能是为运行操作人员提供人机界面，使操作人员及时全面地了解系统运行情况，并对生产过程进行调节和控制。随着微型计算机性能的不断提高，操作员工作站可由PC机承担，由于操作员工作站与中央服务器通过局域网相连，所以欲添加一个操作员工作站十分容易，只要在N1网上增加一个PC机并让中央服务器为新添加的操作员工作站提供客户软件即可。

3、中央服务器

所有的系统信息、报告及总数据库由中央服务器统一管理，以实现信息集中管理。中央服务器用Windows NT为操作系统，配以系统应用软件，还可与企业管理系统相连。DCS的组态功能在HCS中也由中央服务器提供。工程师可利用中央服务器的系统应用软件来修改或添加控制配置并下载至控制器中。