改我国控制系统结构的发展

一个由I/O设备(和执行器)、控制硬件、控制软件、人机接口及与信息系统的连接等组成。设备级使I/O模件和控制箱得以分开,以太使得现场采集的数据集成到企业应用中。

1. 早期的集中式控制系统

80年代初期,当微机控制系统用于电站领域时,多使用以单板机组成的微机控制装置,与上位机系统连接多采用串行通信方式,所有模件集中布置在一个或几个机柜中。由这些装置构成的系统多为集中式控制系统或分层控制系统。这种系统为我国电站自动化控制系统发挥了重要作用,其开拓性的实践是今天控制系统丰富多彩的基础。但是,这类系统技术上已经落后,不符合控制系统分布、开放的发展趋势。

2. 控制系统

DCS在我国电力行业特别是火电厂机组控制系统中得到了广泛的应用。传统的DCS主要有4层结构:第1层是I/O层;第2层是控制器层;第3层是人机接口层;第4层是企业信息系统层。这种结构与图1相近,但除在第3层、第4层之间采用2013/7/22以太外,其他都是专用络,控制设备及软件也是专用的,开放程度不够,给系统维护及升级带来不便。DCS在设备配置上还要求络、控制器、电源甚至模件等都为冗余结构,支持无扰切换和带电插拔,由于设计上的高要求,导致DCS成本太高。

3. 可编程逻辑控制器

严格说来,单独的PLC因缺少人机接口及信息系统等部分,不是一个控制系统。PLC由于其高可靠性及使用的方便性,占领着很大的市场份额。从控制系统结构来看,传统的PLC相当于通用化的微机监控装置,由电源模件、CPU模件、I/O模件、槽板及扩展插箱组成,使用厂家提供的梯形图逻辑语言进行编程。但随着市场的需要及DCS的挑战,PLC家族在以下几方面得到了发展:1分布式I/O连接能力方面,由于许多高档PLC支持远程I/O及现场总线络(如DeviceNet,Profibus等),使PLC向下连接更分布;2厂级控制系统连接方面,许多PLC支持高速络,如Ethernet,ControlNet,Profibus等;3软件的开放性方面,由于许多PLC支持OPC标准(objectlinkingandembeddingforprocesscontrol),使软、硬件平台之间的数据通信找到了一个实现的标准。这种部分开放加上部分专用所构成的系统可能还会延续一段时间。但是,正是由于PLC是一种通用的控制器,应用到电力系统作为现地控制装置有其局限向新兴都市运动的球领域拓展性,需做许多硬件和软件上的改进工作,配置额外的设备和电路。与DCS相比,PLC有成本上的优势,但可靠性、电气性能却不如DCS。